【岡山大学】分子構造により細孔径を制御したカーボン

2021（令和3）年 5月 24日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
 

◆概 要
　京都大学大学院工学研究科の生越友樹教授（兼金沢大学ナノ生命科学研究所特任教授）、東北大学材料科学高等研究所の西原洋知教授（多元物質科学研究所を兼任）、岡山大学異分野融合先端研究コアの仁科勇太研究教授らの研究グループは、焼成のみで分子レベルで細孔径が制御された多孔性カーボンを開発しました。これまで多孔性カーボンは、カーボン骨格をガスや薬品により破壊して細孔を形成する賦活法で主に合成されてきました。しかし賦活法では、材料調製時のカーボン骨格の構造変化が激しく元のカーボン骨格が残らない、分子レベルでの細孔制御は困難、再現性良く多孔性カーボンを得るには職人芸的に高度な技術が必要、といった問題点があります。

　本研究では、炭素源の有機分子を合理的に設計し、焼成のみで細孔径が分子レベルで制御された多孔性カーボンを得ることに成功しました。この手法では、高カーボン化効率のため元の構造を保ったカーボンが再現性良く得られることに加え、分子設計により分子レベルでの細孔径制御が可能です。得られた多孔質カーボンは、細孔径に適した金属イオンが導入でき、ナトリウムイオン電池として機能することを確認しました。将来的には、特定のサイズの基質のみが反応する触媒への応用が期待されます。

　本成果は、2021年5月21日に英国Nature Researchの国際学術誌である「Communications Chemistry」にオンライン掲載されました。
 

図１.設計した有機分子を焼成することで分子サイズに対応した細孔径を有する多孔性カーボンが得られる

図２.カーボン１はナトリウムイオンのサイズに適した細孔を有しているためグラファイトに比べて2倍以上の容量を示す

◆論文情報
　タイトル：The carbonization of aromatic molecules with three-dimensional structures affords carbon materials with controlled pore sizes at the Ångstrom-level
　　　　　　（3次元構造を有する芳香族分子のカーボン化によるオングストロームレベルで細孔が制御されたカーボン材料の創製）
　著 者：Tomoki Ogoshi,* Yuma Sakatsume, Katsuto Onishi, Rui Tang, Kazuma Takahashi, Hirotomo Nishihara, Yuta Nishina, Benoît D. L. Campéon, Takahiro Kakuta, Tada-aki Yamagishi
　掲載誌：Communications Chemistry
　D O I：10.1038/s42004-021-00515-0
　https://www.nature.com/articles/s42004-021-00515-0


◆詳しいプレスリリースについて
　分子構造により細孔径を制御したカーボン
　https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r3/press20210524.pdf


◆本件お問い合わせ先
　＜岡山大学 仁科勇太研究教授に関するお問い合わせ先＞
　岡山大学異分野融合先端研究コア 研究教授 　仁科勇太
　〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中3-1-1 新技術研究センター内
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