書籍

【講師】
第1部　 熊本大学　 大学院先端科学研究部（理学系） / 教授　 速水　真也　氏

第2部　 株式会社日本触媒　 研究センター　 郷田　隼　氏

第3部　 信州大学　 アクア・リジェネレーション機構 / 特別特任教授　 金子　克美　氏

 【第1講】
 酸化グラフェンの基礎物性と合成・評価方法および応用展開


【講師】
熊本大学　大学院先端科学研究部（理学系） / 教授　速水　真也　氏


【主旨】
　科学技術におけるイノベーション創出をもたらすものは、科学技術的に新しいコンセプトをもたらす基礎・応用的研究である。ナノ材料は色々な分野でイノベーションをもたらす材料として注目されており、なかでも、ナノシートは、二次元性を活かした表面・界面の特性やそれらの電荷による静電的相互作用により、層間に種々のイオン、機能性分子をインターカレートした超格子からなる層状物質を容易に作製できる。真の有用な材料としてエネルギーデバイスや触媒の技術革新が渇望されているなか、ナノシートの利用価値が非常に高まってきている。
　本テキストでは、酸化グラフェン（GO）に着目し、その合成から基礎物性評価さらには応用展開まで述べる。


【プログラム】

１．酸化グラフェン（GO）の基礎
　酸化グラフェン（GO）およびその還元体（rGO）の合成から評価方法について

２．酸化グラフェン（GO）およびその還元体（rGO）の性質
　酸化グラフェン（GO）およびその還元体（rGO）の構造、官能基、化学的・物理的性質

３．酸化グラフェン（GO）およびその還元体（rGO）の応用
　3.1 エネルギーデバイスへの展開（燃料電池、キャパシタなど）
　3.2 圧力セル、ナノコンプレッサーへの応用
　3.3 イオン透過膜への応用
　3.4 環境浄化、放射性汚水物質への応用
　3.5 バイオマス分解によるバイオ製品への展開
　3.6 農業への応用
　3.7 抗ウイルス社会への応用
　3.8 機能性材料への展開

４．今後の展望


【キーワード】
ナノ炭素材料、酸化グラフェン、エネルギーデバイス、触媒、社会実装、カーボンニュートラル、SDGs

【ポイント】
本テキストでは、炭素材料である酸化グラフェン（GO）の社会実装に向けた応用展開を紹介する。実際に社会実装を見据えたGOの合成からエネルギーデバイス化、触媒、医療、環境、農業など多岐にわたる応用例を紹介する。

【習得できる知識】
本テキストでは、炭素材料である酸化グラフェン（GO）にフォーカスし、これまでに演者が行ってきた合成から基礎物性さらには応用展開を紹介する。ここでは、直接応用可能であり、エネルギー、環境、医療への製品開発に関して、いかに製品開発が可能であるか、どのような製品開発が可能であるかなど、今後SDGsを考慮しながら企業展開する上での重要な知見を得ることができる。

【第2講】 
酸化グラフェンの基礎・応用と日本触媒における量産化／用途拡大の取り組み


【講師】
株式会社日本触媒　研究センター　郷田　隼　氏

【主旨】
　酸化グラフェンに興味があるが、まずはどんなものか知りたい方、触ってみたことがあるが、どのように取り扱えばより良いか知りたい方を対象に、基本的な特長や合成方法、還元、修飾方法や、酸化グラフェンの好適な用途先の紹介など、裏話や小ネタを含めながら酸化グラフェンの魅力について紹介します。
　また、危険な合成法が必要である酸化グラフェン製造において、日本触媒がこれまでに行ってきた量産化に対するアプローチや、用途拡大に向けた学術研究についても紹介します。


【プログラム】
酸化グラフェン概論（論文情報を中心に）
　・特長／構造／物性
　・他のナノ炭素材料との違い
　・代表的な合成方法
　・代表的な還元、修飾方法

日本触媒における量産化／用途拡大の取り組み（当社情報を中心に）
　・量産における課題（安全性／プロセス）
　・安全／安定生産に対するアプローチ
　・酸化グラフェンの特長を活かした用途
　・大学研究室との取り組み紹介


【キーワード】
酸化グラフェン、膜、コーティング


【ポイント】
10年以上酸化グラフェンの基礎から応用検討まで進めてきました。歴史が古く奥深い酸化グラフェンの魅力や特長を紹介することで、皆様のモチベーションを高め、いろいろな分野での活用・開発ができるようにサポートさせていただきます。

【第3講】
 酸化グラフェンとグラフェンの特性と活用


【講師】
信州大学　アクア・リジェネレーション機構 / 特別特任教授　金子　克美　氏

【主旨】
　酸化グラフェンは時々刻々変化する物質であるが、その変化を理解すると興味深い特性を抽出できる。酸化グラフェンは通常分離が困難なH2OとD2Oを識別する能力がある。また、柔らかい層状構造を利用すると結晶を包接することができ、分離速度が従来の１００倍以上の分離材を創製できる。更に酸化グラフェンから離れてグラフェンの熱運動を利用すると、高圧ボンベの代わりに細孔のあるカーボン粒子に高圧メタンを貯蔵できる。


【プログラム】

1.    ナノ細孔への気体吸着とナノ細孔の特別な超高圧効果など

2.    酸化グラフェンのD2OとH2Oの選択吸着性

3.    時間と共に変化する酸化グラフェンコロイドの３状態

4.    酸化グラフェンを還元して得られる超軽量ナノ細孔性炭素剤

5.    グラフェン包接ゼオライトの超高速気体分離特性

6.    グラフェンコート細孔性炭素の高圧気体貯蔵ボンベの働き


【キーワード】
１万気圧以上の細孔内加圧作用、重水と軽水の選択吸着性、真の酸化グラフェン状態、真性グラフェンの保存法、軽量モノリス吸着材、気体分離材、空気分離、常圧での高密度貯蔵炭素


【ポイント】
テキストで取り上げる題材の多くはNature energy, Nature Communications, Science Advancesなどにアクセプトされた内容が多いので、極めて斬新な知見である。


【習得できる知識】
カーボンナノ細孔の持つ１万気圧以上の超高圧効果、酸化グラフェンの水素結合の重要性、酸化グラフェンコロイドは時々刻々変化するので、厳密な時間制御が必要なこと、また時間変化に伴い光学的特性、電気伝導度及び磁性も変化すること、グラフェン包接ゼオライト分離膜は水素の分離は極めて容易であり、酸素と窒素でさえ分離可能なこと、高圧ボンベの代替をする活性炭粒子の製造など、全く新たな知見が得られる。