2019年 | プレスリリース?研究成果
グラフェンの新しい合成法 ～亜临界水熱電解によるグラフェンと水素の同时生成～
【発表のポイント】
- 电気分解によるグラフェン※1合成に世界で初めて成功
- 亜临界水※2中で酢酸を电気分解すると阴极表面にグラフェンが成长
- グラフェンと水素の同时生成
- 太阳电池电力で、バイオマス等から、付加価値の高いグラフェンと水素を同时に製造するグリーン化学プロセスの创出が期待
【概要】
东北大学多元物质科学研究所 笘居高明 准教授、本間格 教授、東北大学学際科学フロンティア研究所 中安祐太 助教らは、亜临界水反応場を適用することで、电気分解によるグラフェン合成に世界で初めて成功しました。
グラフェンは、近年、透明導電膜、エレクトロニクス部材、電池電極向けの導電助剤など様々な分野で実用化研究が進められています。しかし、炭素原子を含む原料を分解し、炭素原子を組み上げてグラフェンを合成するボトムアップ合成法は、CVD法 (Chemical Vapor Deposition, 化学的気相合成法)、SiC (シリコンカーバイド)分解法に限定されていました。今回、電気分解法によりグラフェンが合成できるプロセスが発見されたことで、グラフェン合成に新たな選択肢が加わることになります。
さらにこの手法では、様々な有机物からグラフェン合成が可能です。また、グラフェンの形成と同时に水素が生成することから、"太阳电池や风力発电等の再生可能电力を利用して、バイオマス资源や天然ガスなどから、クリーンエネルギーである水素と高机能性カーボンであるグラフェンを同时製造する、経済性の高いグリーン化学プロセス"の创出に繋がることが期待されます。
本研究成果は主に、日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究A?炭素循環コプロダクション型水素製造システムの研究?により得られました。11月18日付で、Elsevier 社の国際誌「Carbon」オンライン版に掲載されました(DOI: 10.1016/j.carbon.2019.11.052)。
図1 白金阴极を覆う水热电解法により合成されたグラフェンの厂贰惭（走査型电子顕微镜）像
（グラフェンと白金の热膨张係数の差に由来する「しわ(飞谤颈苍办濒别)」が见える）
【用语解説】
注1）グラフェン
グラファイト（黒铅）结晶の単层分。炭素原子が蜂の巣状に6角形ネットワークを组んで2次元シートを形成している。高い电気伝导性、热伝导性、机械的强度を有する。単原子层（単层）グラフェンが数层重なった多层のものもグラフェンと呼ぶ。
注2）亜临界水
臨界点（水の場合は374℃、22MPa）以上の温度、圧力条件にある物質は、液体とも気体とも区別できない超臨界流体と呼ばれる状態となる。臨界点よりもやや低い温度、圧力条件にある液体状態は、亜臨界流体（水の場合は亜临界水）と呼ばれる。300℃の亜临界水では、常温常圧の水と比較し、2桁以上も高いイオン積を持つことから、電気化学反応を有意に促進することが出来る。
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
担当：笘居 高明 准教授
电话：022-217-6322
贰-尘补颈濒：迟补办补补办颈.迟辞尘补颈.别6*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
东北大学多元物质科学研究所
担当：本间 格 教授
电话：022-217-5815
贰-尘补颈濒：颈迟补谤耻.丑辞苍尘补.别8*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
広报情报室
电话：022-217-5866
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）