課題番号 ：S-20-JI-0032, S-20-JI-0031, S-20-JI-0009
利用形態 ：技術代行支援
利用課題名（日本語） ：ソルボサーマル法による発光ナノカーボンの合成
Program Title (English) ：Solvothermal synthesis of photoluminescent nanocarbon
利用者名（日本語） ：比江嶋祐介)、兼子穣
Username (English) ：Y. Hiejima、J. Kaneko
所属名（日本語） ：金沢大学
Affiliation (English) ：Kanazawa University

１． 概要（Summary ）
発光ナノカーボン(CDs)は、安全安心かつ安価な発光材料として注目されているが、従来のCDsは主に青色発光のものが中心であり、発光波長の長波長化が求められている。我々は、高圧下の有機溶媒中で加熱するソルボサーマル法により赤色発光のCDsが合成可能であることを見いだした。本研究では、回分式反応器を用い、エタノール中において、ソルボサーマル合成したCDsのTEM像の観察およびXPS測定を行った。

２．実験（Experimental）
オルトフェニレンジアミンとカテコールを原料として、エタノール中に溶解し、容量約10mLのSUS316製の回分式反応容器内に封入した。反応容器を電気炉内で加熱することによりソルボサーマル合成した。生成したCDsをエタノールにて希釈し、TEMグリッド上に付着させ、真空中にて乾燥した。日立ハイテクノロジーズ社製透過型電子顕微鏡 H-7650によりTEM観察を行った。真空乾燥したCDs固体試料について、島津製作所製Kratos Axis-ULTRA DLDを用いて、XPS測定を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
CDsのTEM像を図1に示す。反応温度210℃で合成した試料においては、5-10 nm程度の粒子が観察されるが、反応時間の増大にともなって、コントラストが高くなっており、反応初期で粒子が形成された後も、粒子内部の構造が変化していることが示唆された。さらに反応が進むと、粗大粒子の生成が観察された。
CDsの窒素原子のXPSスペクトルを図2に示す。ナノ粒子が観察された条件においては、低エネルギー側へのシフトが観察され、縮重合によりアミド基の水素が脱離したことが示唆される。さらに反応が進むと、高エネルギー側にシフトし、ピリジン様構造が形成されたことが示唆される。

図1 各反応条件におけるCDsのTEM像

図2 各反応条件におけるXPSスペクトル(N原子 1s)

４．その他・特記事項（Others）
TEM観察に際しては、東嶺孝一氏、小林祥子氏の、XPS測定に関しては、村上達也氏、木村一郎氏の技術支援を受けた。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし

６．関連特許（Patent）
比江嶋祐介，林拓道，金久保光央“発光性ナノカーボン製造法”, 特開2017-043539, 平成29年3月2日