高表面積炭素への有機ラジカル分子吸着による炭素磁石の構築

通过将有机自由基分子吸附到高表面积碳上构建碳磁体

基本信息

批准号：
11124234
负责人：
松下未知雄
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Metropolitan 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

活性炭の持つ、良導性のナノ細孔に磁性を持つ有機ラジカル分子を高濃度に吸着させることにより、磁性と導電性が共存する材料を調整し、その磁性と導電性の相関を調べることを目的に研究を行った。活性炭に吸着されても失活しないよう、酸化及び還元に対して強い抵抗力を持ったニトロニルニトロキシドラジカルを基本とし、酸化及び還元で多重項状態をとる分子や、活性炭中の水酸基等の残基との相互作用を期待し、水素結合性を持つラジカル分子を合成した。活性炭材料としては、ヤシガラ活性炭及び、ピッチ系活性炭素繊維を用い、有機溶媒中でラジカル分子を吸着させた後,SQUID磁束系、及びESRを測定した。ACW-TYSに吸着させた場合、重量濃度で最大15%程度ラジカルを吸着した。重量の増加分とスピンの増加量はほぼ一致し、ラジカルは吸着されてもほとんど失活しないことがわかった。一方、活性炭素繊維は重力の増加分は測定誤差範囲内であった。そこで、磁化率の増加分から見積もったところ、用いた中で最も細孔径の大きいP20の場合でも0.2%の吸着量であり、他の組み合わせでは吸着を確認できなかった。そこで、より強い相互作用として水素結合の利用を考え、水酸基を有するラジカルの吸着を試みたところ、最大で3%程度と、吸着量の増加が見られた。この結果は、活性炭中の水酸基等との水素結合とともに、分子同士が水素結合するためと考えられる。これらの試料の磁化率の結果から、吸着されたラジカル分子間にはほとんど相互作用が働いていない事が明らかになった。そこでESRを測定したところ、g値がラジカル分子そのものより母体となる活性炭に近い値を示したことから、ラジカル分子と活性炭の相互作用が明らかになった。より多重のラジカル分子を吸着させることにより、顕著な磁気特性の発現が期待される。

该研究的目的是在活性碳的良好型纳米孔中以高浓度吸附有机自由基分子，该分子调节了磁和导电共存的材料，并研究其磁性和导电性之间的相关性。为了防止失活，即使在活化的碳吸附时，基于硝基硝基氧化物自由基合成具有氢键的自由基分子，这些自由基对氧化和还原具有很强的抗性，并有望与通过氧化和还原与残基相互作用的分子相互作用。作为活化的碳材料，使用了椰子玻璃活化的碳和基于俯仰的活性碳纤维，并在有机溶剂中吸附了自由基分子，并测量了鱿鱼磁通量系统和ESR。当吸附在ACW-TY上时，自由基的体重浓度约为15％。体重增加的量和自旋增加的量几乎相同，并且发现即使被吸附在吸附时，激进分子也几乎没有灭活。另一方面，活化碳纤维的重力增加在测量误差范围内。因此，当我们估计磁敏感性的增加，即使对于孔径最大的P20，吸附量为0.2％，并且在其他组合中也没有证实吸附。因此，为了将氢键用作更强的相互作用，我们试图与羟基吸附自由基，并发现吸附量增加到约3％。该结果被认为是因为分子与与羟基等在活化碳中键合氢键合。这些样品的磁敏感性结果表明，吸附的自由基分子之间几乎没有相互作用。测量ESR时，G值比自由基分子本身更接近母体活化的碳，从而揭示了自由基分子与活化的碳之间的相互作用。通过吸附更多的多个自由基分子，可以预期可以实现未来磁性的表现。