カーボンナノシートの簡便な合成法を開発―白金に代わる触媒としての利用の可能性も開く：物質・材料研究機構ほか
(2018年7月6日発表)
（国）物質・材料研究機構と名古屋大学、東京大学の研究グループは7月6日、カーボンナノシートをきわめて簡便に合成できる手法を開発したと発表した。この手法を用い、触媒活性を示す窒素を含有したカーボンナノシートの合成にも成功した。高価な白金に代わる触媒として、燃料電池への応用が期待されるという。
炭素原子のシート状物質であるグラフェンはカーボンナノシートの代表で、新規な電子、光学、触媒材料として注目されている。黒鉛（グラファイト）の表面を一層剥（は）ぐことでこのカーボンナノシートを得ることができるが、ある程度の面積を持った高品質な材料の入手には高価な合成装置や高度な技術を必要としていた。
研究グループが今回開発した合成法は、器具としてビーカーと攪拌機（かくはんき）があれば良いという簡単なもの。
まず、ビーカーに水を注ぎ、撹拌により過流を生じさせ、水面に輪状の炭素分子であるカーボンナノリングを展開する。これをしばらく静置し、自己組織化によって分子薄膜を形成させ、これを基板に写し取る。最後に分子薄膜を焼成し、炭素原子の強固なネットワークを持つカーボンナノシートを得る。
窒素を含有するピリジンをカーボンナノリングに加え、これに同製法を適用したところ、窒素含有カーボンナノシートの合成に成功した。X線光電子分光法で分析した結果、このカーボンナノシートに含まれる窒素は、燃料電池へ利用できる触媒活性を示す電子状態であることが確認されたという。
カーボンナノリングの自己組織化で得られる分子薄膜は数十nm（ナノメートル、1nmは10億分の1m）大の無数の孔を持つが、焼成して炭素化した後もこのメソポーラス構造は保持され、導電体のカーボンナノシートが得られるという。
今後こうした高い導電性や触媒機能を持つカーボンナノシートの応用開発が期待されるとしている。
