課題番号 ：S-17-CT-0053
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：新規炭素系素材および炭素粒子含有複合材料の作製と評価
Program Title (English) ：Fabrication and Characterization of Novel Carbon Materials and Hybrid Materials Containing Carbon
利用者名（日本語） ：高田知哉1),荒川ひろん2),北村悠一郎2),佐藤孝哉2),西嶋剛史2),伏木拓斗2)
Username (English) ：Tomoya Takada1), HIron Arakawa2), Yuichiro Kitamura2), Takaya Sato2),
Takafumi Nishijima2), Takuto Fushiki2)
所属名（日本語） ：1) 千歳科学技術大学理工学部応用化学生物学科, 2)千歳科学技術大学総合光科学
部バイオ・マテリアル学科
Affiliation (English) ：1) Department of Applied Chemistry and Bioscience, Chitose Institute of
Science and Technology, 2) Department of Bio- and Materials Photonics,
Chitose Institute of Science and Technology

１．概要（Summary）
炭素を含む各種の素材は、現行の電気電子材料に代わり稀少資源保護や性能向上に寄与するものとして広く研究されている。本課題では、電気二重層キャパシタ用電極および透明導電体への炭素系素材の利用を目指し、ヘテロ元素含有炭素材料およびガラス/ナノカーボン複合材料の作製を試み、構造と性質を評価した。
２．実験（Experimental）
(1) 電気二重層キャパシタ用ヘテロ元素含有炭素材料の作製と評価
　ビニルピリジンとジビニルベンゼンの共重合により合成したポリマーを原料として、不活性雰囲気下での熱分解により炭素材料を作製した。得られた材料の構造をラマンイメージング装置（Renishaw InVia）およびX線回折装置（Rigaku RINT2000）にて調べた。また、X線光電子分光分析、比表面積測定（これらは北海道大学の装置にて実施）、サイクリックボルタンメトリー測定も行った。
(2) ガラス/ナノカーボン透明導電材料の作製と評価
　ガラス表面に光解離性反応部位を持つシランコート層を作製したのち、多層カーボンナノチューブ分散液と接触させた状態で紫外線照射し複合材料を作製した。得られた材料の構造をラマンイメージング装置（Renishaw InVia）にて調べた。また、X線光電子分光分析（北海道大学の装置にて実施）、可視光透過率測定、電気抵抗測定も行った。
３．結果と考察（Results and Discussion）
(1) ヘテロ元素含有炭素材料の作製と評価
　構造解析の結果、熱分解により生成した炭素材料が乱層グラファイト構造を有し、窒素含有量や欠陥生成の度合が加熱温度に依存することがわかった。また、材料表面での顕著な酸化還元反応は確認されず、主に電気二重層による静電容量を持つことがわかった。
(2) ガラス/ナノカーボン透明導電材料の作製と評価
　構造解析の結果、紫外線照射によりガラス表面の反応部位とカーボンナノチューブの間に共有結合が形成されることが確認できた。得られた材料は透明性を有しており、また導電性が確認されたことから透明導電体としての可能性があることがわかった。
４．その他・特記事項（Others）
本研究の課題(2)に関しては、(公財)高橋産業経済研究財団の助成を受けた。本課題の遂行に際して技術的な支援をいただいた河野敬一氏、山崎郁乃氏（千歳科学技術大学）に感謝いたします。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 北村悠一郎, 高田知哉, 第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム, 平成29年9月15日
(2) 荒川ひろん, 高田知哉, 化学系学協会北海道支部2018年冬季研究発表会, 平成30年1月16日　　他
６．関連特許（Patent）
なし