ヘリカルグラファイトの創成

螺旋石墨的产生

基本信息

批准号：
21651043
负责人：
赤木和夫
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

(1) 高度にらせん制御された炭素化前駆体を得るべく、不斉液晶反応場で右巻きおよび左巻きにらせん制御したヘリカルポリアセチレン(H-PA)を合成した。(2) 合成したH-PAを形態保持炭素化法により800℃で炭素化し、さらに2600℃の高温処理によりグラファイト化した。これにより、左右それぞれにらせん構造と形態が制御されたヘリカル炭素化物およびヘリカルグラファイトを調製した。(3) 不斉液晶を溶媒とする電気化学重合により、らせん状形態を有する新規ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)誘導体を合成した。これを炭素化前駆体として同様に熱処理することにより、らせん状形態を有する炭素化物とグラファイトを調製した。(4) ウイスカー状ポリパラフェニレン誘導体を炭素化することで、ウイスカー状のグラファイトを調製することが可能となり、シングル導電グラファイトファイバーへの創出が期待される結果を得た。(5) セルロース等の天然ポリマーの代表として、植物セルロース系繊維からなる和紙を対象物として、その形態保持炭素化を行い、多孔質の繊維状炭素紙を得た。この炭素紙を固体高分子型燃料電池における電極のガス拡散層として用いたところ、燃料電池としての発電出力密度は電導度ともに市販品の材料に匹敵するあるいはそれ以上の良好な値を示すことを見出した。(6) 以上の結果より、本形態炭素化法は、共役系ポリマーのみならず非共役系ポリマーにも適用できることがわかり、その汎用性は極めて高いことを明らかにした。

(1)为了获得高度螺旋控制的碳化前驱体，在不对称液晶反应场中合成了具有右旋和左旋螺旋控制的螺旋聚乙炔(H-PA)。 (2)合成的H-PA采用保形碳化法在800℃下碳化，然后在2600℃下进行高温处理石墨化。结果，制备了左右两侧具有受控螺旋结构和形貌的螺旋碳化物和螺旋石墨。 (3)以不对称液晶为溶剂，通过电化学聚合合成了一种新型的具有螺旋形貌的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)衍生物。通过使用其作为碳化前体并以相同的方式对其进行热处理，制备碳化材料和具有螺旋形状的石墨。 (4)通过碳化晶须状聚对苯撑衍生物，可以制备晶须状石墨，并且我们获得了有望用于制造单根导电石墨纤维的结果。 (5)采用以植物纤维素纤维为代表的纤维素等天然高分子材料的日本纸，进行保形碳化，得到多孔纤维碳纸。当将该碳纸用作聚合物电解质燃料电池中的电极的气体扩散层时，发现作为燃料电池的发电输出密度在导电性方面与市售材料相当或更好。我找到了。 (6)从上述结果可以看出，该碳化方法不仅可以应用于共轭聚合物，还可以应用于非共轭聚合物，并且其通用性极高。