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公開番号2024041489
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-27
出願番号2022146329
出願日2022-09-14
発明の名称複合材料及びその製造方法
出願人国立大学法人北海道大学,株式会社日本触媒
代理人弁理士法人WisePlus
主分類C01B 32/198 20170101AFI20240319BHJP(無機化学)
要約【課題】酸素還元性能に優れる新規な材料を得る方法を提供することを目的とする。
【解決手段】含窒素酸化黒鉛と、含窒素酸化黒鉛のシート上に存在する炭素材料とを含む複合材料である。また、酸化黒鉛と炭素材料とを含む混合物中の酸化黒鉛に窒素原子を導入する工程を含む複合材料の製造方法である。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
含窒素酸化黒鉛と、含窒素酸化黒鉛のシート上に存在する炭素材料とを含むことを特徴とする複合材料。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
前記含窒素酸化黒鉛は、還元型含窒素酸化黒鉛であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記複合材料は、酸素還元触媒に用いられるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合材料。
【請求項４】
酸化黒鉛と炭素材料とを含む混合物中の酸化黒鉛に窒素原子を導入する工程を含むことを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項５】
前記製造方法は、更に、前記窒素原子を導入する工程で得られた複合材料にマイクロ波を照射する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の複合材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料及びその製造方法に関する。より詳しくは、酸素還元触媒、半導体等として好適に用いることができる複合材料及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
グラフェン系炭素材料は、安価で豊富であるとともに、触媒性能や、機械的強度、電気伝導性、熱伝導性等の点で放熱材料、触媒、電極材料等の種々の用途への利用が期待され、数多くの研究開発が行われている。
【０００３】
例えば、グラフェン系炭素材料にマイクロ波を照射して改質する技術に関し、研究開発が行われている。
先ず、液パルスインジェクション（ＬＰＩ）法で得られるカーボンナノファイバーや、かさ高い還元型酸化グラフェン（ｒＧＯ）にマイクロ波を照射すると効率的に放電が起き、これによって高結晶化や欠陥密度の低下が進行することが報告されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。この他にも、還元型酸化グラフェンにマイクロ波を照射する方法が報告されている（例えば、非特許文献２）。
【０００４】
またラマンスペクトルにおいてＧバンドのピークを有する含窒素炭素材料に、アンモニア及び／又はアミンを含む雰囲気下でマイクロ波を照射する工程を含む低欠陥化含窒素炭素材料の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２）。更に、ラマンスペクトルにおいてＧバンドのピークを有する炭素材料を流動化しながら、該炭素材料にマイクロ波を照射する工程を含む低欠陥化炭素材料の製造方法が開示されている（例えば、特許文献３）。
【０００５】
またマイクロ波照射は必須ではないが、例えば、ナノシート状酸化グラフェン又はその還元物とカーボン量子ドットとを含む、酸素還元触媒用炭素系複合体が開示されている（例えば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－１４５４３５号公報
特開２０２０－０９０４０９号公報
特開２０２１－００６４９７号公報
特開２０１９－１５５３４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
Ogino, I. et al., J. Energy. Chem. 27 (2018) 1468-1474
D. Voiry et al., Science 10.1126/science.aah3398 (2016)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、酸素還元性能に優れる新規な材料が望まれるところであった。なお、酸素還元性能に優れる新規な材料を開発し、そのバリエーションを増やすことは、材料の選択の幅を拡げることになり、大きな技術的意義がある。
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、酸素還元性能に優れる新規な材料を得る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、酸素還元性能に優れる材料を得る方法について種々検討し、酸化黒鉛と安価な炭素材料とを含む混合物中の酸化黒鉛に窒素原子を導入（ドープ）することで、酸素還元性能に優れる複合材料を好適に得ることができることを見出し、また、含窒素酸化黒鉛と、含窒素酸化黒鉛のシート上に存在する炭素材料とを含む複合材料が、その酸素還元性能が顕著なものとなることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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