パルス電子スピン共鳴法によるカーボンアロイのキャラクタリゼーション

脉冲电子自旋共振法表征碳合金

基本信息

批准号：
11124202
负责人：
伊藤攻
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、有機物の加熱による炭化過程をパルス電子スピン共鳴法(パルスEPR法)を用いて解明することを目的とした。2次元EPR法がピッチ系メソフェース炭素の研究に対する有効性を明かにするものである。該当年度においては以下のような結果を得た。2次元EPR法は炭化度の高い炭素にも有効であることが示された。これはアルゴンヌ標準炭からさらにH/C比の低い石炭系ピッチや熱処理石炭系ピッチおよび化学処理石炭系ピッチ試料への測定の展開より明らかになったものであり、得られた結果を赤外分光測定の比較からも検討した。さらにヨウ素添加石炭ピッチの炭化過程の追跡を2次元EPR法を適用して行った結果、電荷移動型相互作用によって生成するイオンラジカルの反応性が重要な役割を果たすことが判明した。硝酸処理した石炭ピッチにおいては緻密なメソフェースが得られる過程を2次元EPR法で追跡した。熱処理下でH-,C-によるピークの他にN-によるピークの観測に成功した。このN-原子は加熱処理によってピロール環などのヘテロアトム芳香族化合物としてグラファイト様多環芳香分子に含まれていることが類推された。多重層カーボンナノチューブの内部を酸化することによりカルボン酸修飾を行なった。このカルボン酸にアミノ基を含むスピンプローブ剤を結合させ、EPRの線巾、EPR強度のマイクロ波依存性、および緩和時間を測定した。その結果、カーボンナノチューブの内部と外部の分子の運動性に差によるものと思われる現象が、パルス電子スピン共鳴の観測から示唆された。

本研究的目的是利用脉冲电子自旋共振法（脉冲EPR法）阐明有机材料加热引起的碳化过程。这项研究揭示了二维 EPR 方法在研究沥青基中间相碳方面的有效性。相关年份获得了以下结果。即使对于高度碳化的碳，二维 EPR 方法也被证明是有效的。通过对阿贡标准煤到 H/C 比较低的煤基沥青、热处理煤基沥青和化学处理煤基沥青样品进行测量，澄清了这一点，并使用以下方法对所得结果进行了分析：还进行了红外光谱测量的比较。此外，通过应用二维EPR方法跟踪碘化煤沥青的碳化过程，发现电荷转移相互作用产生的离子自由基的反应性起着重要作用。使用二维 EPR 方法跟踪了硝酸处理煤沥青中获得致密中间相的过程。除了H-和C-的峰之外，在热处理下还成功观察到了N-的峰。推测该N原子通过热处理而作为吡咯环等杂原子芳香族化合物包含在类石墨多环芳香族分子中。通过氧化多壁碳纳米管的内部来进行羧酸改性。在该羧酸上附着含有氨基的自旋探针剂，测定EPR线宽、EPR强度的微波依赖性以及弛豫时间。结果，脉冲电子自旋共振的观察表明，这种现象似乎是由于碳纳米管内部和外部分子迁移率的差异造成的。