酸化グラフェンの形成メカニズムを解明 －反応中の状態をリアルタイムで観察することに成功－
2017年03月03日
岡山大学異分野融合先端研究コアの仁科勇太准教授らの研究グループは、黒鉛から酸化グラフェンを合成する過程を追跡し、黒鉛が酸化されて剥がれていく反応をリアルタイムで観察することに成功。酸化グラフェンの形成メカニズムを世界で初めて解明しました。本研究成果は3月3日、アメリカの科学雑誌『Chemistry of Materials』にオンライン速報として掲載されました。
酸化グラフェンは厚さ約1nm（ナノメートル）の薄片状物質で、近年、電極材料・触媒・潤滑剤・樹脂補強材・熱伝導性材料など、多くの用途が検討され、優れた性能を有することが報告されています。しかし、その形成過程が十分理解されておらず、おのおのが“独自のレシピ”で合成するため、再現性が非常に低いという問題がありました。
本研究成果により、酸化グラフェンの形成メカニズムが明らかになり、酸化グラフェンの物性を変える要因が解明されました。また、安全に合成することも可能になり、実用化のための大量合成が可能になります。現在、工業化などの社会実装に向けた取り組みを進めています。
＜本研究のポイント＞酸化グラフェンは厚さ約1nm（ナノメートル）の薄片状物質で、近年、電極材料・触媒・潤滑剤・樹脂補強材・熱伝導性材料など、多くの用途が検討され、優れた性能を有することが報告されています。しかし、その形成過程が十分理解されておらず、おのおのが“独自のレシピ”で合成するため、再現性が非常に低いという問題がありました。
本研究成果により、酸化グラフェンの形成メカニズムが明らかになり、酸化グラフェンの物性を変える要因が解明されました。また、安全に合成することも可能になり、実用化のための大量合成が可能になります。現在、工業化などの社会実装に向けた取り組みを進めています。
●酸化グラフェン（図1）の形成メカニズムが十分解明されておらず、研究者が“独自のレシピ”で合成するため、再現性が非常に低かった。そのため、大量生産が困難で、工業的な用途開発が遅れていた。
●大型放射光施設（SPring-8など）を利用することで、黒鉛を酸化して酸化グラフェンを形成する過程を追跡し、反応中の状態をリアルタイムで観察することに成功。酸化グラフェンの形成メカニズムを解明した。
●酸化グラフェンを安全かつ低コストで合成する手法を提示した。大量合成が可能になり、工業的な用途開発が進むと期待される。
酸化グラフェンの形成メカニズムを解明－反応中の状態をリアルタイムで観察することに成功－
＜論文情報等＞
論文名：Real-Time, In Situ Monitoring of the Oxidation of Graphite: Lessons Learned
著者：Naoki Morimoto, Hideyuki Suzuki, Yasuo Takeuchi, Shogo Kawaguchi, Masahiro Kunisu, Christopher W. Bielawski, Yuta Nishina*
掲載誌：Chemistry of Materials, 2017, DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b04807
（発表論文はこちら）
＜お問い合わせ＞
岡山大学異分野融合先端研究コア
准教授 仁科 勇太
（電話番号）086-251-8718
（FAX番号）086-251-8718