日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 35(1): 1-12 (2018)
doi:10.20731/zeoraito.35.1.1

解説解説

糖を原料とした水熱手法による多孔質カーボンの合成とナノ構造制御Sugar-Derived Porous Carbonaceous Materials with Controlled Nanostructures via a Hydrothermal Route

国立研究開発法人 産業技術総合研究所 化学プロセス研究部門Research Institute for Chemical Process Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

受理日:2017年9月19日Accepted: September 19, 2017
発行日:2018年1月15日Published: January 15, 2018
HTMLPDFEPUB3

果糖やブドウ糖を炭素源とし,水熱手法を利用した多孔質カーボンの合成とナノ構造制御について解説する。水溶媒中での糖の炭素ネットワーク形成過程において,ハードおよびソフトテンプレート法を適用することで,炭素材料に制御された細孔空間を付与することができる。

ハードテンプレート法は,予め合成した無機多孔体の細孔を鋳型とするものであり,その空間内での炭素化と,それに続く無機部の除去過程によりなる。この場合,表面官能基に富む多孔質カーボンが得られるが,構造は無機テンプレートに直接的に依存するため,細孔特性の制御は容易ではない。

一方ソフトテンプレート法は,両親媒性ポリマー等のテンプレートの,水熱条件下における構造のその場形成に基づくため,細孔特性の制御が比較的容易である。テンプレートとしてブロック共重合体を用いることにより,規則ナノ構造を有する多孔質カーボンが合成できる。さらにコロイド粒子の併用により,構造が階層化でき,最大で比表面積800 m2 g−1または細孔容量1 cm3 g−1に達する,マイクロ―メソ―マクロ三元細孔を有する多孔質カーボンが得られる。ここでは水熱条件の変化により,細孔径や細孔壁厚等の細孔特性の制御も可能である。

The synthesis of porous carbonaceous materials utilizing hydrothermal carbonization from sugar carbon precursors is discussed. Introduction of hard or soft templating during carbon network formation from sugar occurring under hydrothermal conditions allows for the introduction of well-defined porosity into the final carbonaceous materials.

In hard templating, infiltration of precursor / intermediate into the pores of an inorganic solid template under hydrothermal conditions and subsequent template removal yields a porous carbon replica with surface functionality-rich properties. However, rather direct relationship between the nanostructures of the template and replica and the resulting dependence of the final nanostructure on the nature of the pores of the parent inorganic solid can somewhat limit the possibilities for facile structural control.

In soft templating, assemblies of e.g., amphiphilic polymers are used as a template, allowing in-situ nanostructuring. Porous carbons with ordered nanostructure can be produced using a block copolymer template, while parallel usage of block copolymer and a latex dispersion can lead to the formation of a hierarchical nanostructure with trimodal porosity exhibiting a surface area of up to 800 m2 g−1 or pore volume of up to 1 cm3 g−1. Through variation of hydrothermal synthesis parameters(e.g., hydrothermal temperature),this approach allows for a degree of tuning of nanostructural properties such as pore size and pore wall thickness / texture.

キーワード:多孔質カーボン;糖;水熱合成;テンプレート法;規則構造;階層構造;マイクロ―メソ―マクロ三元細孔;ナノ構造制御;表面官能基

Key words: Porous Carbon; Hydrothermal Carbonization, Sugar; Templating Method; Ordered / Hierarchical Nanostructure; Micro-Meso-Macro Trimodal Porosity; Nanostructural Control; Surface Functionality

This page was created on 2018-01-29T11:10:24.718+09:00
This page was last modified on


このサイトは(株)国際文献社によって運用されています。