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。

通过将高浓度的磁性有机自由基分子吸附到活性炭的高导电性纳米孔中，我们正在制备一种兼具磁性和导电性的材料，并为此目的进行了磁性和导电性之间的相关性研究。硝基硝基氧自由基具有很强的抗氧化和还原能力，即使吸附在活性炭上也不会失活，通过氧化和还原而呈现多重态的分子以及活性炭中的羟基等残留物，我们合成了具有氢键特性的自由基分子，期望与基团相互作用。以椰壳活性炭和沥青基活性炭纤维作为活性炭材料，在有机溶剂中吸附自由基分子后，测量SQUID磁通量系统和ESR。当吸附在ACW-TYS上时，自由基以约15%的最大重量浓度被吸附。重量的增加和自旋的增加几乎匹配，表明自由基即使被吸附也很难失活。另一方面，对于活性碳纤维，重力的增加在测量误差范围内。因此，在推定磁化率的增加时，即使是使用的细孔径最大的P20，吸附量也为0.2％，在其他组合中也无法确认吸附。因此，当我们尝试考虑利用氢键作为更强的相互作用来吸附带有羟基的自由基时，我们发现吸附量最多增加了3%左右。该结果被认为是由于分子之间的氢键以及与活性炭中的羟基的氢键。这些样品的磁化率结果表明，吸附的自由基分子之间几乎不存在相互作用。当测量ESR时，g值显示出比自由基分子本身更接近母体活性炭的值，这揭示了自由基分子和活性炭之间的相互作用。通过吸附更多的自由基分子，预计将产生显着的磁性能。