Nドープ微多孔質炭素とアモルファスカーボンナノチューブからなるハイブリッド炭素材料の合成

Synthesis of Hybrid Carbon Materials Consisting of N-Doped Microporous Carbon and Amorphous Carbon Nanotubes.

• Wojciech Zielinski
• Piotr Kamedulski
• Aleksander Smolarkiewicz-Wyczachowski
• Malgorzata Skorupska
• Jerzy P Lukaszewicz
• Anna Ilnicka

抄録

ポリマーを200℃で自由成長させることにより、N-ドープされたアモルファスカーボンナノチューブ(ACNT)を含むハイブリッドカーボン材料を合成した。導電性の向上は、窒素気流下で600〜800℃での最終炭化によって達成された。ACNT/Nドープハイブリッドの微細構造を透過型電子顕微鏡とX線拡散法を用いて評価した。さらに、エネルギー分散型X線分光法と元素分析装置を用いて、ACNT/Nドープハイブリッドの元素組成を測定した。その結果、ACNTの直径は40〜60nmの範囲であり、Nドープされた炭素バックグラウンドには、ほとんどのピロリク-N基と第四級N基が結合した窒素原子が含まれていることが明らかになった。その結果、提案した方法で作製したアズグロウンナノチューブの微細構造は、主に非晶質であることが明らかになった。この技術は、低コストとプロセスの簡便さという利点を導入しており、ACNT合成に一般的に使用されている方法のいくつかの欠点を補うことができるかもしれません。

The N-doped hybrid carbon materials containing amorphous carbon nanotubes (ACNTs) were obtained by free growth of a polymer at 200 °C. The improvement of electrical conductivity was achieved by a final carbonization at 600-800 °C under the flow of nitrogen. The microstructure of ACNT/N-doped hybrids was characterized using a transmission electron microscope and X-ray diffusion. Furthermore, their elemental composition was measured using energy-dispersive X-ray spectroscopy and an elemental analyzer. The experimental results indicated that the ACNTs had a diameter in the range of 40-60 nm and the N-doped carbon background contained nitrogen atoms in most bonded pyrrolic-N and quaternary-N groups. The results revealed that the microstructure of the as-grown nanotubes, prepared by the proposed method, is mainly amorphous. This technique introduces the advantages of low cost and process simplicity, which may redeem some drawbacks of the methods commonly used in ACNT synthesis.