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酸化グラフェンの機能と応用    
Functions and Applications of Graphene Oxide
[コードNo.2016T002]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 松本泰道
■体裁/ B5判 257ページ
■発行/ 2016年4月28日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 73,440円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1155-5

 
★安価で大量生産可能で多機能、無害な酸化グラフェン!
★半導体材料・酸化剤・触媒担体・電極材料・磁性材料に期待される酸化グラフェン!
★酸化グラフェンの材料化学、応用展開について、最前線の研究者約40名による執筆!

キーワード

Brodie法 / Staudenmaier法 / Hummers法 / 白金代替触媒 / 窒素ドープグラファイト系触媒 / 酸化グラフェン燃料電池 / ポリマー電解質膜燃料電池 / メタノール直接形燃料電池 / 空気亜鉛電池 / バナジウムレドックスフロー電池(VRFB)

刊行にあたって

この度、「酸化グラフェンの機能と応用」として本書をまとめることができたことは、我が国産業の活性化にとって意義あるものと思っている。酸化グラフェン(GO)研究に関して世界中で年間一万件に近い論文が発表されており、未だに新しい機能が発見されている状況にある。

このようなGOが産業界にとってこれ程までに注目されている理由は何であろうか?第一は、原料として極めて安価な天然グラファイトがそのまま使用できる点である。第二は、合成が簡単で大量生産が可能であることである。第三は、多分野へ応用できる多機能である点である。第四は、無害であることである。

GOの多機能性は、様々な産業において材料面で大なり小なり使える材料であり、ハイブリッド化を含めるとその用途は計り知れない。様々なアイデアの元、多くの分野でGOが採用されることを願っている。読者が自らの研究分野へGOを取り込み、応用展開するきっかけになって頂ければ幸いである。
(本書「はじめに」より一部抜粋)

著者一覧

松本泰道熊本大学
仁科勇太岡山大学
斉木幸一朗東京大学
小林慶裕大阪大学
杉村博之京都大学
屠宇迪京都大学
宇都宮徹京都大学
一井崇京都大学
小幡誠司東京大学
谷口貴章物質・材料研究機構
畠山一翔熊本大学
竹平裕熊本大学
村島裕介熊本大学
速水真也熊本大学
唐捷物質・材料研究機構
新谷紀雄物質・材料研究機構
近藤剛弘筑波大学
中村潤児筑波大学
鯉沼陸央熊本大学
松尾吉晃兵庫県立大学
井原敏博熊本大学
北村裕介熊本大学
新留琢郎熊本大学
栗原清二熊本大学
坪川紀夫新潟大学
藤木一浩新潟工科大学
山内健新潟大学
遠藤洋史富山県立大学
高山哲生山形大学
伊藤浩志山形大学
守谷(森棟)せいら中部大学
西野孝神戸大学
金善南熊本大学
緒方智成熊本大学

目 次

第1章酸化グラフェンの合成  (仁科勇太)
1はじめに
2酸化グラフェンの構造
3酸化グラフェン中の不純物の影響と精製法
4非金属系酸化剤による合成
4.1Brodie法
4.2Brodie法の改良
4.3Staudenmaier法
5金属系酸化剤による合成
5.1Hummers法
5.2Hummers法の改良
5.3鉄酸化剤を用いる方法
5.4Brodie法とHummers法で得られる酸化グラフェンの違い
6電解法
6.1イオン液体中での電解による黒鉛の剥離
6.2水中での電解による黒鉛の酸化剥離
7マイクロ波照射法
第2章酸化グラフェンの還元法とグラフェン合成
1はじめに     (斉木幸一朗)
2熱還元法  (小林慶裕)
2.1はじめに
2.2真空中や不活性雰囲気中での加熱処理による酸化グラフェンの還元
2.3炭素を含む反応性ガス雰囲気中での加熱処理による酸化グラフェンの還元
3光還元法  (杉村博之/屠宇迪/宇都宮徹/一井崇)
3.1GOの光励起反応
3.2GOのVUV還元
3.3VUVマイクロ還元加工
3.4おわりに
4還元剤による化学的な還元  (小幡誠司/斉木幸一朗)
4.1はじめに
4.2種々の化学的還元法の特徴
4.3GOの修復を伴う化学的還元法
4.4まとめ
5金属の触媒性を利用した還元  (小幡誠司/斉木幸一朗)
5.1はじめに
5.2金属単結晶を用いた還元方法
5.3Niを用いたSiO2表面でのその場(on site)還元
5.4GOを用いたgraphene成長の特徴
5.5まとめ
6その他の還元方法  (斉木幸一朗/小幡誠司)
6.1ArやN2を用いたGOの還元
6.1.1Arプラズマを用いた還元
6.2CH4プラズマを用いた酸化グラフェンのグラフェン化
6.3まとめ
第3章酸化グラフェンの基本的性質  (谷口貴章)
1はじめに
2酸化グラフェンの反応性
3酸化グラフェンの発光機構
4酸化グラフェン層間での金属イオン透過性
第4章酸化グラフェンのプロトン伝導と電気伝導  (畠山一翔/竹平裕/村島裕介/速水真也)
1はじめに
2酸化グラフェンの電子状態
3酸化グラフェンのプロトン伝導
4酸化グラフェンの半導体特性と応用
5その他 〜GOのプロトン/電子混合伝導〜
第5章酸化グラフェンの電気化学デバイスへの応用
1まえがき     (松本泰道)
2グラフェンの特性を活かした高性能スーパーキャパシター  (唐捷/新谷紀雄)
2.1はじめに
2.2グラフェンのスーパーキャパシターに関わる特性
2.3スーパーキャパシター用還元型酸化グラフェンの作製とナノポアの導入
2.4グラフェンのスーパーキャパシター電極作製
2.5グラフェンスーパーキャパシターの性能
2.6グラフェンスーパーキャパシターの応用と実用化
2.7おわりに
3燃料電池の酸素極への応用  (近藤剛弘/中村潤児)
3.1燃料電池の白金代替触媒
3.2窒素ドープグラファイト系触媒
3.3カーボン中の活性窒素種
3.4ルイス塩基性とORR活性点
3.5まとめ
4酸化グラフェン燃料電池(GOFC)と鉛蓄電池(GOLB)  (松本泰道/鯉沼陸央)
4.1GOを用いたポリマー電解質膜燃料電池(PEMFC)
4.2メタノール直接形燃料電池(DMFC)
4.3空気亜鉛電池
4.4GOを用いたバナジウムレドックスフロー電池(VRFB)
4.5GOを固体電解質として用いたその他の電池特性評価
4.6おわりに
5酸化グラフェンのリチウム電池への応用  (松尾吉晃)
5.1はじめに
5.2GOのリチウム電池正極材料としての応用
5.3GOの還元物のリチウムイオン電池負極材料としての応用
5.3.1GOの熱還元物の負極特性
5.3.2薄層化されたGOの還元物の負極特性
5.4おわりに
第6章酸化グラフェンの生体への応用
1はじめに  (井原敏博)
2バイオセンサ  (井原敏博/北村裕介)
2.1はじめに
2.2DNAまたはRNAのセンシング
2.3タンパク質およびその他の生理活性分子のセンシング
2.4金属イオンのセンシング
2.5細胞のセンシング
3医療材料としての酸化グラフェン  (新留琢郎)
3.1はじめに
3.2ドラッグデリバリーシステム
3.3フォトサーマル治療
3.4フォトダイナミック治療(光線力学治療)
3.5バイオイメージング
3.6組織工学
3.7安全性
3.8おわりに
第7章酸化グラフェンの高分子ハイブリット体
1はじめに  (栗原清二)
2酸化グラフェン/高分子複合体の作製〜酸化グラフェン及びグラフェンへのポリマーのグラフト〜  (坪川紀夫/藤木一浩/山内健)
2.1はじめに
2.2グラフェンへのGraftingfrom法によるグラフト化
2.2.1原子移動重合(ATRP)法によるグラフト化
2.2.2可逆的不可開裂連鎖移動(RAFT)法によるグラフト化
2.2.3カリウムカルボン酸塩(COOK)基からのアニオングラフト重合
2.3グラフェンへの“Grafting onto”法によるグラフト化
2.3.1GOの官能基と末端反応性ポリマーとの高分子反応
2.3.2ポリマーラジカル捕捉法によるグラフト化
2.3.3フェロセン含有ポリマーとの配位子交換反応によるグラフト化
2.3.4GO表面カルボキシル基開始によるカチオン重合グラフト化
2.3.5GOへ導入したビニル基を用いるin-situ重合によるグラフト化
2.4ポリマーグラフトGOの分散性
2.5おわりに
3高分子電解質修飾酸化グラフェンを介したゲル型成形加工およびナノ粒子担持技術  (遠藤洋史)
3.1はじめに
3.2ポリイオンコンプレックス型コンポジットフィルムの作製と成形加工
3.3酸化チタンナノ粒子の高密度担持
4射出成形された酸化グラフェン/高分子複合体の物性  (高山哲生/伊藤浩志)
4.1はじめに
4.2グラフェンの剥離処理法と射出成形品の物性の関係
4.3マトリクスの親水化によるPMMA共重合体/酸化グラフェン複合材料射出成形品の物性改善
4.4まとめ
5酸化グラフェン/高分子複合体の力学的性質  (守谷<森棟>せいら/西野孝)
5.1はじめに
5.2GOの補強効果
5.3ポリビニルアルコール系ナノ複合体
5.4GOの配列による効果
5.5ポリメタクリル酸メチル系ナノ複合体
5.6まとめ
6酸化グラフェン/高分子複合体の伝熱性  (金善南/栗原清二)
6.1はじめに
6.2熱伝導メカニズム
6.3高分子複合体の熱伝導性
6.4熱伝導測定法
6.5GO/高分子複合体の熱伝導特性
6.6GO/高分子複合体の精密構造制御
6.7まとめ
7酸化グラフェン/高分子複合体のガスバリア性  (緒方智成)
7.1はじめに
7.2ポリマーのガスバリア性
7.3ガスバリア性の指標
7.4フィラーによるガスバリアモデル
7.5GO/ポリマー複合体のガスバリア性に関する報告例
7.5.1混合方法の影響
7.5.2ベースポリマーの影響
7.5.3GO特性の影響
7.6まとめ



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