原子・空孔配列を制御したカーボンナノシートの開発

开发具有受控原子和空位排列的碳纳米片

• 批准号: 22K04875
• 负责人: 畠山 一翔
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04875/
• 关键词: ナノシート; 構造制御; グラフェン; 酸化グラフェン; ナノカーボン

本研究の研究目的は、申請者が新開発したエポキシカーボンナノシートを前駆体とし、機能性二次元ナノカーボン材料を次々に開発することにある。2022年度は、１）酸素を脱離させることでグラフェン類似ナノカーボン材料を作製する試み、２）エポキシ基部位に窒素をドープする試み、３）エポキシ基を化学修飾する試み、を行い１）のグラフェン類似ナノカーボン材料の作製において最も成果が得られた。グラフェン化は、レイヤーバイレイヤー法により3層積層させた薄膜を3%水素中で熱処理した後、シート抵抗を測定することで評価した。結果として、300 ℃という比較的低温の熱処理で、4.2 kΩ/sqのシート抵抗を得ることができた。これは、グラフェンの前駆体としてよく用いられる酸化グラフェンを、700 ℃の熱処理したときのシート抵抗（12.8 kΩ/sq）より低い値であった。この結果は、エポキシカーボンナノシートがグラフェンの前駆体として、非常に優れていることを示す。エポキシカーボンナノシートの構造規則性について、XRD、紫外可視吸収およびRaman測定により詳細に議論し、低温熱処理による低シート抵抗の実現は、エポキシカーボンナノシートが炭素欠陥をほとんど含まないこと、高い構造規則性により酸素脱離の温度が狭い範囲に集中していること、が主な原因であると突き止めた。高い電気伝導度は、電池、センサー、触媒などの性能向上に直結するため、本成果はそれらの分野の発展に大きく貢献できると考えている。

本研究的目的是利用申请人新开发的环氧碳纳米片作为前驱体，开发出一系列功能性二维纳米碳材料。 2022年，我们将在1）通过消除氧来制造类石墨烯纳米碳材料的尝试，2）将氮掺杂到环氧基中的尝试，以及3）对环氧基进行化学改性的尝试中取得最成功的结果。在类石墨烯纳米碳材料的生产中获得。通过使用逐层法在3%氢气中热处理三层薄膜后测量薄层电阻来评估石墨烯的形成。结果，我们能够通过在 300 °C 的较低温度下进行热处理，获得 4.2 kΩ/sq 的方块电阻。在 700 °C 下进行热处理时，该值低于经常用作石墨烯前体的氧化石墨烯的方块电阻 (12.8 kΩ/sq)。该结果表明环氧碳纳米片作为石墨烯前体非常有效。利用 XRD、紫外-可见吸收和拉曼测量详细讨论了环氧碳纳米片的结构规律，并通过低温热处理实现了低薄层电阻，这是由于环氧碳纳米片几乎不含碳缺陷。且结构规整性高，确定其主要原因是氧脱附温度集中在较窄的范围内。由于高电导率与提高电池、传感器、催化剂等的性能直接相关，我们相信这一结果可以极大地促进这些领域的发展。

项目成果

デバイス展開に向けた酸化グラフェンの構造・物性制御技術の開発

开发用于器件开发的控制氧化石墨烯结构和物理性能的技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 畠山一翔

Chemical-free exfoliation of hexagonal boron nitride via cavitation-bubble plasma in water

水中空化气泡等离子体无化学剥​​离六方氮化硼

• DOI: 10.1088/1361-6463/ac717c
• 发表时间: 2022
• 作者: Goto Taku;Hatakeyama Kazuto;Ito Tsuyohito;Inoue Kenichi;Hakuta Yukiya;Shimizu Yoshiki;Terashima Kazuo
• 通讯作者: Terashima Kazuo

Proton Conducting Property of Graphene Oxide Membrane

氧化石墨烯膜的质子传导性能

• DOI: 10.5360/membrane.47.60
• 发表时间: 2022
• 作者: Hatakeyama Kazuto

Photocatalytic Water Splitting Using Layered Zirconium Chloride Nitride

使用层状氯化氮化锆光催化水分解

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c07564
• 发表时间: 2023
• 作者: Tomatsu Satsuki;Hatakeyama Kazuto;Tokudome Tomoki;Hsu Chu;Koinuma Michio;Ida Shintaro
• 通讯作者: Ida Shintaro

Alternatingly stacked 2D/2D hybrid via preferential intercalation of nitrate ions between layered double hydroxide and graphene oxide

通过在层状双氢氧化物和氧化石墨烯之间优先插入硝酸根离子实现交替堆叠的 2D/2D 杂化

• DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.127203
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 4.6
• 作者: Kullyakool Saifon;Hatakeyama Kazuto;Khemthong Pongtanawat;Babel S;hya;Laohhasurayotin Kritapas
• 通讯作者: Laohhasurayotin Kritapas