組織レベルでの表面アロイ化による炭素材料の新機能の創出

通过组织水平的表面合金化创造碳材料的新功能

• 批准号: 10137220
• 负责人: 三宅 幹夫
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 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: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10137220/
• 关键词: フェロセン; 炭素六角網面; 配位子交換反応; カーボンブラック; カーボンナノチューブ

黒鉛に代表されるsp2炭素は、縮合多環芳香族分子(ラメラ)が層状に積層した構造を有している。化学的に活性な官能基を持たないラメラ面に官能基を導入する反応手法として、フェロセンの配位子交換反応が適用できる可能性をこれまでに明らかにした。本研究は、配位子交換反応の進行をさらに検証すると共に、反応条件を検討して錯体生成率の向上を計った。さらに、本反応を利用した機能展開の可能性についても検討し、以下の成果を得た。フェロセンの配位子交換反応は、三口フラスコ内にシクロヘキサンまたは炭酸プロピレン溶媒、炭素試料1g、塩化アルミニウム、金属アルミニウム粉末を種々の割合で仕込み、80℃で8〜24時間撹伴することでおこなった。炭素試料としてカーボンブラック(CB)およびカーボンナノチューブ(CN)を用いて得た配位子交換反応生成物をXPS分析した結果、いずれもFe2p3/2ピークは、フェロセン(707.7eV)よりも高エネルギー側の708.0eVに認められた。高配向熱分解黒鉛試料の配位子交換生成物を、ダイレクトインサーションプローブを用いたGCQMSで分析した結果、シクロペンタジエニル基とFeとの質量和に対応するm/z=121に基準ピークが認められた。元素分析により配位子交換反応生成物は元の炭素試料よりもH/Cが大きく増加した。これらの結果は、いずれも、錯体の形成を支持している。反応条件を検討した結果、塩化アルミニウムの添加割合が多い程、CB配位子交換生成物の収率が増加する傾向にあった。溶媒として炭酸プロピレンを用いると、シクロヘキサン中よりも高収率で錯体が生成した。CNの配位子交換生成物をメタノール中で還元すると、チューブ内にFe金属が内包されることが明かとなった。さらに、CB配位子交換生成物の磁気特性についても知見を得た。

以石墨为代表的sp2碳具有稠合多环芳香族分子(片层)层叠而成的结构。迄今为止，我们已经揭示了二茂铁的配体交换反应可以作为一种反应方法，将官能团引入不具有化学活性官能团的层状表面的可能性。在本研究中，我们进一步验证了配体交换反应的进展，并研究了提高络合物形成速率的反应条件。此外，我们研究了利用该反应开发功能的可能性，并获得了以下结果。二茂铁的配体交换反应是将环己烷或碳酸丙烯酯溶剂、碳样品1g、氯化铝、金属铝粉按不同比例置于三颈烧瓶中，在80℃下搅拌8～24小时进行二茂铁的配体交换反应。小时。使用炭黑(CB)和碳纳米管(CN)作为碳样品获得的配体交换反应产物的XPS分析结果表明，两种情况下的Fe2p3/2峰均位于比二茂铁(707.7eV)更高的能量侧。发现为708.0eV。使用直接插入探针通过 GCQMS 分析高度定向热解石墨样品的配体交换产物，在 m/z = 121 处发现参考峰，该峰对应于环戊二烯基团和 Fe 的质量和。 。元素分析表明配体交换反应产物的H/C比原始碳样品高得多。这些结果都支持复合物的形成。研究反应条件的结果发现，随着氯化铝添加比例的增加，CB配体交换产物的收率趋于增加。使用碳酸亚丙酯作为溶剂，形成络合物的产率比在环己烷中更高。当CN的配体交换产物在甲醇中被还原时，发现Fe金属被封装在管中。此外，我们还获得了有关 CB 配体交换产物磁性的知识。

项目成果

M.Miyake: "Introduction of Funetional Groups to Carbon Hexagunal Plane by Ligand Exchange Reactional Ferrocene" International Symposium of Carbon. 148-149 (1998)

M.Miyake：“通过配体交换反应二茂铁将功能基团引入碳六方平面”国际碳研讨会。