発表のポイント

概要

　東北大学多元物質科学研究所 笘居高明 准教授、本間格 教授、東北大学学際科学フロンティア研究所 中安祐太 助教らは、亜臨界水反応場を適用することで、電気分解によるグラフェン合成に世界で初めて成功しました。
　グラフェンは、近年、透明導電膜、エレクトロニクス部材、電池電極向けの導電助剤など様々な分野で実用化研究が進められています。しかし、炭素原子を含む原料を分解し、炭素原子を組み上げてグラフェンを合成するボトムアップ合成法は、CVD法 (Chemical Vapor Deposition, 化学的気相合成法)、SiC (シリコンカーバイド)分解法に限定されていました。今回、電気分解法によりグラフェンが合成できるプロセスが発見されたことで、グラフェン合成に新たな選択肢が加わることになります。
　さらにこの手法では、様々な有機物からグラフェン合成が可能です。また、グラフェンの形成と同時に水素が生成することから、”太陽電池や風力発電等の再生可能電力を利用して、バイオマス資源や天然ガスなどから、クリーンエネルギーである水素と高機能性カーボンであるグラフェンを同時製造する、経済性の高いグリーン化学プロセス”の創出に繋がることが期待されます。
　本研究成果は主に、日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究A｢炭素循環コプロダクション型水素製造システムの研究｣により得られました。11月18日付で、Elsevier 社の国際誌「Carbon」オンライン版に掲載されました(DOI: 10.1016/j.carbon.2019.11.052)。
プレスリリース本文（PDF）

図1　白金陰極を覆う水熱電解法により合成されたグラフェンのSEM（走査型電子顕微鏡）像
（グラフェンと白金の熱膨張係数の差に由来する「しわ(wrinkle)」が見える）
 

論文情報：
Bottom-up synthesis of graphene via hydrothermal cathodic reduction
Takaaki Tomai, Yuta Nakayasu, Yusuke Okamura, Shunichi Ishiguro, Naoki Tamura, Shusuke Katahira,
Itaru Honma
Carbon, 158, 3(2020), 131-136
DOI: 10.1016/j.carbon.2019.11.052

関連リンク：
東北大学ウェブサイト
エネルギーデバイス化学研究分野（本間研究室）