【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0037
利用課題名 / Title
CVDおよび液相法により合成した各種ナノカーボンの構造比較
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
ナノカーボン/ Nano carbon,電極材料/ Electrode material,ナノ粒子/ Nanoparticles,燃料電池/ Fuel cell,ナノチューブ/ Nanotube
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
山際 清史
所属名 / Affiliation
帝京科学大学 生命環境学部自然環境学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-504：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F2）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
カーボンナノチューブ（CNT）の合成法としては化学気相成長（CVD）法が知られており、その合成には、黒鉛化触媒として知られるFe、Co、Niなどの金属ナノ粒子が必要である。当研究室では低コストかつ常圧で短時間のCNT合成が可能である液相一段合成法を開発し、一連の研究を進めている。液相法は有機金属錯体や金属塩（CNTの成長触媒前駆体）を溶解したアルコール（炭素源）中で導電性基板を抵抗加熱することでCNTを得る方法である。本研究では新たな触媒として、Feと同族であるがその黒鉛化触媒能やCNTの合成触媒としての報告がほとんどされていないルテニウム（Ru）に着目をした。添加剤の選択が多様な液相法の利点を生かし、Ruを触媒に用いて、その黒鉛化触媒能の検討と、CNTの合成を試みた。物質・材料研究機構の透過型電子顕微鏡（TEM）を利用して生成物の観察と元素分析を行った。
実験 / Experimental
炭素源のアルコールにCNTの成長触媒の前駆体としてRu系錯体を溶解させ、合成溶液を調製した。基板材料にはステンレス鋼を用い、溶液中で直流電圧を印可し、基板表面温度（合成温度）が850℃となるように調節して10分間抵抗加熱した。走査型電子顕微鏡（SEM、東京大学の設備を利用）および物質・材料研究機構の200 kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEOL JEM-2100F2）を用い生成物の観察を行い、またSTEM-EDSにより元素分析をした。
結果と考察 / Results and Discussion
基板表面の生成物のSEMによる観察では、特徴的な炭素質の粒状構造体が見られ、それらは繊維状生成物で形成されていた。物質・材料研究機構のTEMを利用した生成物の観察画像をFig. 1に示す。直径が10-20 nmの繊維状生成物であり、中空構造は明確でなかったが、先端部にCNTと同様の構造が観察された。また特徴として、その表面には多くのRuナノ粒子が形成していた。前駆体から熱分解生成したRuナノ粒子がCNTの成長触媒として機能し、また一部は合成中にそれらの表面にナノ粒子として付着・形成したと考えられる。これらの結果より、Ru系触媒の黒鉛化能やCNT触媒能に関する重要な基礎的知見を得ることができた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. TEM images and STEM-EDS elemental mapping of the products.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
謝辞：本研究の一部は、JSPS科研費22K04704の助成、また文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業（課題番号：JPMXP1224NM0037）の支援を受けた。
A part of this work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number 22K04704 and “Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM)” of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Grant Number JPMXP1224NM0037.
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件