JP7227532B2 - セルロースナノファイバーカーボンの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、セルロースナノファイバーカーボンの製造方法に関する。
カーボンナノファイバーは、一般に５～１００ｎｍの外径を有し、当該外径の１０倍以上のファイバ長を有する繊維状の形状を持つ。このような特異な形状を持つので、カーボンナノファイバーは、高導電率及び高比表面積といった特徴を有する。
従来、カーボンナノファイバーの製造方法としては、例えば、電極放電法、気相成長法、レーザー法等がある（非特許文献１，２）。特に、量産が可能な製造方法としては、天然物由来のセルロースを熱処理することによりセルロースナノファイバーカーボンを製造する方法が知られている。
S. Iijima、外１名、"Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter"、 Nature、Vol.363、1993年6月17日、p.603-p.605
J. Kong、外２名、"Chemical vapor deposition of methane for single-walled carbon nanotubes"、 Chemical Physics Letters 292、1998年8月14日、p.567- p.574
しかし、従来の製造方法では、セルロースナノファイバーの乾燥工程や熱処理工程で凝集が起こるため、熱処理時に焼結して高密度となり、製造されたセルロースナノファイバーカーボンの比表面積が小さくなるという課題があった。また、従来の製造方法では、熱処理時にカーボンがガス化して抜けるため、ガス発生に伴う質量減少により、セルロースナノファイバーカーボンの収率が低くなるという課題があった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、セルロースナノファイバーカーボンの製造方法を改善することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係るセルロースナノファイバーカーボンの製造方法は、セルロースナノファイバーを含む溶液又はゲルを凍結させて凍結体を得る凍結工程と、前記凍結体を真空中で乾燥させて乾燥体を得る乾燥工程と、前記乾燥体を燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させる炭化工程と、を含み、前記炭化工程では、前記乾燥体を、還元性触媒とともに加熱することを特徴とする。
上記セルロースナノファイバーカーボンの製造方法において、前記還元性触媒は、鉄粉であり、前記炭化工程では、前記乾燥体を、前記鉄粉とともに加熱することを特徴とする。
上記セルロースナノファイバーカーボンの製造方法において、前記還元性触媒は、鉄粉と亜鉛粉であり、前記炭化工程では、前記乾燥体を、前記鉄粉と、前記亜鉛粉とともに加熱することを特徴とする。
上記セルロースナノファイバーカーボンの製造方法において、前記炭化工程では、前記乾燥体を、前記還元性触媒と、熱分解により還元性ガスを発生する材料とともに加熱することを特徴とする。
上記セルロースナノファイバーカーボンの製造方法において、前記熱分解により還元性ガスを発生する材料は、炭酸水素ナトリウムであり、前記炭化工程では、前記乾燥体を、前記還元性触媒と、前記炭酸水素ナトリウムとともに加熱することを特徴とする。
本発明によれば、収率が高く、比表面積が大きいセルロースナノファイバーカーボンの製造方法を提供できる。
本実施形態に係るセルロースナノファイバーカーボンの製造方法は、セルロースナノファイバーを含む溶液又はゲルを凍結させて凍結体を得る凍結工程と、当該凍結体を真空中で乾燥させて乾燥体を得る乾燥工程と、当該乾燥体を、還元性触媒、更には熱分解により還元性ガスを発生する材料とともに、燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させる炭化工程と、含む。
すなわち、セルロースナノファイバーの乾燥体を、還元性触媒とともに、燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させるので、炭素がガス化して生成したＣＯやＣＯ２が当該還元性触媒により還元されて再び炭素化することから、ガス発生に伴う質量減少が抑制され、カーボンの収率が向上する。
また、セルロースナノファイバーの乾燥体を、還元性触媒と、熱分解により還元性ガスを発生する材料とともに、燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させるので、当該「熱分解により還元性ガスを発生する材料」が加熱された際に還元性ガスが発生し、当該還元性ガスがセルロースナノファイバー内に入り込むことから、セルロースナノファイバーの凝集が抑制され、比表面積の高いセルロースナノファイバーカーボンを製造可能となる。
以下、本発明を実施する一実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るセルロースナノファイバーカーボンの製造方法を示す図である。当該製造方法は、図１に示したように、分散工程と、凍結工程と、乾燥工程と、炭化工程と、を含む。当該製造方法の開始にあたり、カーボンの製造者は、セルロースナノファイバー溶液又はゲルを用意する。用意するセルロースナノファイバー溶液内のセルロースナノファイバーの固形分濃度は、０．００１～８０質量％が好ましく、０．０１～３０質量％がより好ましい。
ステップＳ１；
まず、分散工程では、製造者は、例えば、ホモジナイザー、超音波洗浄器、超音波ホモジナイザー、マグネチックスターラー、撹拌機、振とう器等を用い、所定の分散媒を用いて、用意したセルロースナノファイバー溶液に含まれるセルロースナノファイバーを分散する。
まず、分散工程では、製造者は、例えば、ホモジナイザー、超音波洗浄器、超音波ホモジナイザー、マグネチックスターラー、撹拌機、振とう器等を用い、所定の分散媒を用いて、用意したセルロースナノファイバー溶液に含まれるセルロースナノファイバーを分散する。
分散媒としては、例えば、水（Ｈ２Ｏ）等の水系を用いる。その他、分散媒として、例えば、カルボン酸、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）、ｎ－ブタノール、イソブタノール、ｎ－ブチルアミン、ドデカン、不飽和脂肪酸、エチレングリコール、ヘプタン、ヘキサデカン、イソアミルアルコール、オクタノール、イソプロパノール、アセトン、グリセリン等の有機系を用いてもよい。これら全ての中から２種類以上を混合してもよい。
尚、製造者が用意するセルロースナノファイバー溶液内のセルロースナノファイバーの形態は、予め分散した形態が好ましい。セルロースナノファイバーが分散した形態のセルロースナノファイバー溶液を用いる場合、当該分散工程は、不要である。セルロースナノファイバーが非分散形態である場合に、分散工程を行う。
ステップＳ２；
次に、凍結工程では、製造者は、分散後のセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー溶液を凍結させて、セルロースナノファイバーの凍結体を得る。
次に、凍結工程では、製造者は、分散後のセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー溶液を凍結させて、セルロースナノファイバーの凍結体を得る。
例えば、分散工程後のセルロースナノファイバー溶液を試験管等の容器に収容し、当該容器の周囲を液体窒素等の冷却材で冷却することにより、当該容器に収容したセルロースナノファイバー溶液を凍結する。凍結方法については、特に限定されず、セルロースナノファイバー溶液内の分散媒を凝固点以下に冷却できればよい。例えば、冷却材を用いる方法以外に、冷凍庫等に入れて冷却してもよい。
当該凍結工程でセルロースナノファイバー溶液を凍結することにより、当該溶液内の分散媒が流動性を失い、分散質であるセルロースナノファイバーが固定され、セルロースナノファイバーの三次元ネットワーク構造（三次元網目構造）が構築される。
ステップＳ３；
次に、乾燥工程では、製造者は、凍結工程で得たセルロースナノファイバーの凍結体を真空中で乾燥させて、セルロースナノファイバーの乾燥体を得る。
次に、乾燥工程では、製造者は、凍結工程で得たセルロースナノファイバーの凍結体を真空中で乾燥させて、セルロースナノファイバーの乾燥体を得る。
例えば、凍結した分散媒を固体状態から昇華させる。具体的には、凍結工程で得たセルロースナノファイバーの凍結体をフラスコ等の容器に収容し、当該容器の内部を真空引きすることで行う。セルロースナノファイバーの凍結体を真空雰囲気下に配置することにより、分散媒の昇華点が低下し、凍結している固体状態から昇華してセルロースナノファイバーの乾燥体が得られる。
容器内の真空度は、使用する分散媒によって異なるが、分散媒が昇華する真空度であれば特に制限されない。例えば、分散媒に水（Ｈ２Ｏ）を使用した場合、圧力を０．０６ＭＰａ以下の真空度にする必要があるが、昇華潜熱として熱が奪われるため、乾燥に時間を要することとなる。このため、真空度は、１．０×１０－６Ｐａ～１．０×１０－２Ｐａが好適である。
尚、当該乾燥工程でセルロースナノファイバーの凍結体を乾燥させる際に、ヒーター等を用いて熱を加えてもよい。
ステップＳ４；
最後に、炭化工程では、製造者は、坩堝等の容器内に、還元性触媒、更には熱分解により還元性ガスを発生する材料を所定量敷き詰めた上に、乾燥工程で得たセルロースナノファイバーの乾燥体を置き、燃焼させない雰囲気中で当該乾燥体を加熱して炭化させ、セルロースナノファイバーカーボン（カーボン材料）を得る。
最後に、炭化工程では、製造者は、坩堝等の容器内に、還元性触媒、更には熱分解により還元性ガスを発生する材料を所定量敷き詰めた上に、乾燥工程で得たセルロースナノファイバーの乾燥体を置き、燃焼させない雰囲気中で当該乾燥体を加熱して炭化させ、セルロースナノファイバーカーボン（カーボン材料）を得る。
還元性触媒は、還元作用を有する材料であればよい。例えば、チタン、バナジウム、クロム、鉄、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、金、白金等の金属粉末である。当該金属粉末を、活性炭、アルミナ、珪藻土等の不溶性の担体に吸着させたものでもよい。前述した金属元素のうち１種類又は複数種類からなる金属酸化物、同様の金属窒化物、同様のアンミン錯体、シアノ錯体、ハロゲノ錯体、ヒドロキシ錯体等、金属元素、酸化物、窒化物等の無機化合物や無機錯体等を用いてもよい。その他、これら全ての中から２種類以上を混合してもよい。
熱分解により還元性ガスを発生する材料は、例えば、炭化水素等の有機化合物である。その他、マグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、鉄、パラジウム、ランタン、レニウム等の合金からなる水素吸蔵合金を用いてもよい。炭酸水素ナトリウムを用いてもよい。
当該炭化工程において、セルロースナノファイバーの炭化方法については、例えば、セルロースナノファイバーの乾燥体を不活性ガス雰囲気中で２００℃～２０００℃で燃焼させる。より好ましくは、６００℃～１８００℃で焼成して炭化すればよい。また、セルロースが燃焼しないガスの種類としては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いる。その他、水素ガス、一酸化炭素ガス等の還元性ガスでもよいし、二酸化炭素ガスでもよい。セルロースナノファイバーカーボンに対して賦活効果を有し、高活性化が期待できる二酸化炭素ガス又は一酸化炭素ガスがより好ましい。
以上説明したセルロースナノファイバーカーボンの製造方法によれば、凍結工程により、分散質であるセルロースナノファイバーが固定され、セルロースナノファイバーの三次元ネットワーク構造が構築される。また、乾燥工程により、当該三次元ネットワーク構造を維持したセルロースナノファイバーが取り出され、炭化工程により、セルロースナノファイバーカーボンが得られる。
当該セルロースナノファイバーカーボンは、セルロースナノファイバーが網目状に連なった共連続体の三次元ネットワーク構造を有するので、伸縮性を有する。また、炭化工程において、セルロースナノファイバーの乾燥体を、還元性触媒、更には熱分解により還元性ガスを発生する材料とともに、燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させるので、セルロースナノファイバーカーボンは、高導電性、耐腐食性、高収率、高比表面積といった特徴を有する。
それ故、本実施形態の製造方法により作製されセルロースナノファイバーカーボンは、例えば、電池、キャパシター、燃料電池、バイオ燃料電池、微生物電池、触媒、太陽電池、半導体製造プロセス、医療用機器、美容器具、フィルター、耐熱材、耐炎材、断熱材、導電材、電磁波シールド材、電磁波ノイズ吸収材、発熱体、マイクロ波発熱体、コーンペーパー、衣服、カーペット、ミラー曇り防止、センサ、タッチパネル等として好適である。
上記特徴の有無を確認するため、本実施形態の製造方法で作製したセルロースナノファイバーカーボン（実験例１－５）と、本実施形態の炭化工程で還元性触媒及び熱分解により還元性ガスを発生する材料を用いない製造方法で作製したセルロースナノファイバーカーボン（比較例）とを比較する実験を行った。
（実験例１）
実施例１では、セルロースナノファイバー（日本製紙株式会社製）１ｇと超純水１０ｇとをホモジナイザー（エスエムテー製）で１２時間撹拌することにより、セルロースナノファイバーの分散液を調整し、調整後の溶液を試験管の中に流し込んだ。そして、当該試験管を液体窒素中に３０分間浸すことにより、セルロースナノファイバー溶液を完全に凍結させた。その後、凍結させたセルロースナノファイバー溶液をシャーレ上に取り出し、凍結乾燥機（東京理科器械株式会社製）に入れて、１０Ｐａ以下の真空中で乾燥させることにより、セルロースナノファイバーの乾燥体を得た。最後に、当該セルロースナノファイバーの乾燥体を、平均粒径３０μｍの鉄粉（和光純薬社製）を１ｇ、５ｇ、１０ｇ敷き詰めた３つのアルミナ坩堝にそれぞれ入れ、窒素雰囲気下で８００℃、２時間の焼成によりセルロースナノファイバーをカーボン化させることで、セルロースナノファイバーカーボンを作製した。
実施例１では、セルロースナノファイバー（日本製紙株式会社製）１ｇと超純水１０ｇとをホモジナイザー（エスエムテー製）で１２時間撹拌することにより、セルロースナノファイバーの分散液を調整し、調整後の溶液を試験管の中に流し込んだ。そして、当該試験管を液体窒素中に３０分間浸すことにより、セルロースナノファイバー溶液を完全に凍結させた。その後、凍結させたセルロースナノファイバー溶液をシャーレ上に取り出し、凍結乾燥機（東京理科器械株式会社製）に入れて、１０Ｐａ以下の真空中で乾燥させることにより、セルロースナノファイバーの乾燥体を得た。最後に、当該セルロースナノファイバーの乾燥体を、平均粒径３０μｍの鉄粉（和光純薬社製）を１ｇ、５ｇ、１０ｇ敷き詰めた３つのアルミナ坩堝にそれぞれ入れ、窒素雰囲気下で８００℃、２時間の焼成によりセルロースナノファイバーをカーボン化させることで、セルロースナノファイバーカーボンを作製した。
（実験例２）
実験例２では、平均粒径が７０ｎｍの鉄粉（関東化学社製）を用いて、実施例１と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
実験例２では、平均粒径が７０ｎｍの鉄粉（関東化学社製）を用いて、実施例１と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
（比較例）
比較例では、実験例１と同様のプロセスで、セルロースナノファイバーの乾燥体を、鉄粉を敷き詰めていないアルミナ坩堝に入れ、水素雰囲気下で８００℃、２時間の焼成によりセルロースナノファイバーをカーボン化させることで、セルロースナノファイバーカーボンを作製した。
比較例では、実験例１と同様のプロセスで、セルロースナノファイバーの乾燥体を、鉄粉を敷き詰めていないアルミナ坩堝に入れ、水素雰囲気下で８００℃、２時間の焼成によりセルロースナノファイバーをカーボン化させることで、セルロースナノファイバーカーボンを作製した。
ここで、実験例１、実験例２、比較例による収率を表１に示す。収率は、｛（熱処理後のセルロースナノファイバーカーボンの重量÷熱処理前のセルロースナノファイバーの乾燥体の重量）×１００［％］｝で算出される。
表１より、実験例１，２と比較例とを比較すると、セルロースナノファイバーの乾燥体を鉄粉とともに加熱した方が、カーボンの収率が向上することを把握できる。また、鉄粉の量毎に比較し、更に実験例１と実験例２とを比較すると、鉄粉の量が多いほど、鉄粉の粒径が小さいほど、カーボンの収率が向上することを把握できる。これは、カーボンが炭化する過程でＣＯガスを発生し、鉄粉の触媒効果により、２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ２となる還元反応が促進され、当該ＣＯガスがカーボンとして再生成されるため、カーボンの収率が向上していると考えられる。当該効果は、鉄粉の粒径が小さく重量当たりの表面積が大きいほど、触媒作用しやすく、鉄粉の粒径が細かいほど、少量の触媒でより大きな効果を発揮できると考えられる。
（実験例３）
実験例３では、セルロースナノファイバーの乾燥体を、平均粒径７０ｎｍの鉄粉（関東化学社製）を１０ｇ、平均粒径８μｍの亜鉛粉（和光純薬社製）を１ｇ、５ｇ、１０ｇ敷き詰めた３つのアルミナ坩堝にそれぞれ入れ、実施例１と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
実験例３では、セルロースナノファイバーの乾燥体を、平均粒径７０ｎｍの鉄粉（関東化学社製）を１０ｇ、平均粒径８μｍの亜鉛粉（和光純薬社製）を１ｇ、５ｇ、１０ｇ敷き詰めた３つのアルミナ坩堝にそれぞれ入れ、実施例１と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
（実験例４）
実験例４では、実験例３と同じ鉄粉と、平均粒径が５０ｎｍの亜鉛粉（関東化学社製）とを用いて、実施例３と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
実験例４では、実験例３と同じ鉄粉と、平均粒径が５０ｎｍの亜鉛粉（関東化学社製）とを用いて、実施例３と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
ここで、実験例３、実験例４による収率を表２に示す。
表２により、亜鉛粉の量毎に比較し、実験例３と実験例４とを比較すると、亜鉛粉の量が多いほど、粒径が小さいほど、カーボンの収率が向上することを把握できる。これは、カーボンが炭化する過程でＣＯガスを発生し、鉄粉の触媒効果により、２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ２となる還元反応が促進され、当該ＣＯガスがカーボンとして再生成されるからである。また、更に発生した二酸化炭素が亜鉛粉を触媒として２ＣＯ２→２ＣＯ＋Ｏ２の還元反応を促進し、再度の鉄粉の触媒効果により、２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ２となる還元反応が繰返し起こることで、カーボンの生成が増加するからである。これらの作用効果により、鉄粉のみの場合よりもカーボンの収率が向上したと考えられる。
当該効果は、亜鉛粉の粒径が小さく重量当たりの表面積が大きいほど、触媒作用しやすく、亜鉛粉の粒径が細かいほど、少量の触媒でより大きな効果を発揮できると考えられる。一方で、金属粉の量が多くなるにつれて、収率向上も飽和傾向にあるが、触媒の量が多くなると、反応量に対し触媒過多になる可能性を示唆している。
（実験例５）
実施例５では、セルロースナノファイバーの凝集を抑制し、セルロースナノファイバーカーボンの比表面積を高くするため、熱分解により還元性ガスを発生する材料である炭酸水素ナトリウムを更に用いて、より多くの還元性ガスを発生させるようにする。具体的には、セルロースナノファイバーの乾燥体を、鉄粉及び亜鉛粉を敷き詰めた上に、更に炭酸水素ナトリウム（関東化学社製）を１ｇ、５ｇ、１０ｇ敷き詰めた３つのアルミナ坩堝にそれぞれ入れ、実施例４と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
実施例５では、セルロースナノファイバーの凝集を抑制し、セルロースナノファイバーカーボンの比表面積を高くするため、熱分解により還元性ガスを発生する材料である炭酸水素ナトリウムを更に用いて、より多くの還元性ガスを発生させるようにする。具体的には、セルロースナノファイバーの乾燥体を、鉄粉及び亜鉛粉を敷き詰めた上に、更に炭酸水素ナトリウム（関東化学社製）を１ｇ、５ｇ、１０ｇ敷き詰めた３つのアルミナ坩堝にそれぞれ入れ、実施例４と同様のプロセスでセルロースナノファイバーカーボンを作製した。
ここで、実験例５で得られたセルロースナノファイバーカーボンと、炭酸水素ナトリウムを用いない製造方法で作製した比較例としてのセルロースナノファイバーカーボンと、に係るＢＥＴ比表面積及び気孔率を表３に示す。
表３より、実験例５で得られたセルロースナノファイバーカーボンは、比較例で得られたセルロースナノファイバーカーボンよりも大きな比表面積及び気孔率が得られ、炭酸水素ナトリウムの量が多いほど当該比表面積及び気孔率は大きくなっていることを把握できる。これは、熱処理の過程で炭酸水素ナトリウムが熱分解し、発生した炭酸ガスがセルロースナノファイバーの乾燥体に入り込み、嵩上げされながら凝集が抑えられた状態で炭化が進んだためと考えられる。
以上より、本実施形態によれば、セルロースナノファイバーを含む溶液又はゲルを凍結させて凍結体を得る凍結工程と、当該凍結体を真空中で乾燥させて乾燥体を得る乾燥工程と、当該乾燥体を還元性触媒とともに燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させる炭化工程と、を行うので、収率が高いセルロースナノファイバーカーボンを製造できる。
また、本実施形態によれば、当該炭化工程において、セルロースナノファイバーの乾燥体を、上記還元性触媒と、熱分解により還元性ガスを発生する材料とともに、燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させるので、比表面積の高いセルロースナノファイバーカーボンを製造できる。
Ｓ１～Ｓ４…ステップ
Claims (5)
- セルロースナノファイバーを含む溶液又はゲルを凍結させて凍結体を得る凍結工程と、
前記凍結体を真空中で乾燥させて乾燥体を得る乾燥工程と、
前記乾燥体を燃焼させない雰囲気中で加熱して炭化させる炭化工程と、を含み、
前記炭化工程では、
前記乾燥体を、還元性触媒とともに加熱することを特徴とするセルロースナノファイバーカーボンの製造方法。 - 前記還元性触媒は、鉄粉であり、
前記炭化工程では、
前記乾燥体を、前記鉄粉とともに加熱することを特徴とする請求項１に記載のセルロースナノファイバーカーボンの製造方法。 - 前記還元性触媒は、鉄粉と亜鉛粉であり、
前記炭化工程では、
前記乾燥体を、前記鉄粉と、前記亜鉛粉とともに加熱することを特徴とする請求項１に記載のセルロースナノファイバーカーボンの製造方法。 - 前記炭化工程では、
前記乾燥体を、前記還元性触媒と、熱分解により還元性ガスを発生する材料とともに加熱することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセルロースナノファイバーカーボンの製造方法。 - 前記熱分解により還元性ガスを発生する材料は、炭酸水素ナトリウムであり、
前記炭化工程では、
前記乾燥体を、前記還元性触媒と、前記炭酸水素ナトリウムとともに加熱することを特徴とする請求項４に記載のセルロースナノファイバーカーボンの製造方法。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003082535A (ja) | 2001-09-12 | 2003-03-19 | Shigenori Kuga | セルロース原料由来の微細繊維状炭素材料およびその製造方法 |
| JP2007055865A (ja) | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Ube Ind Ltd | ネットワーク状炭素材料 |
| WO2008114524A1 (ja) | 2007-03-20 | 2008-09-25 | The University Of Tokyo | セルロースエアロゲル及びその製造方法 |
| JP2009067674A (ja) | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Korea Inst Of Energy Research | 白金ナノ触媒が担持されたセルロース電極の製造方法、白金ナノ触媒が担持されたセルロース電極、燃料電池用セルロース電極の製造方法、及び、セルロース繊維 |
| JP2015101722A (ja) | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 台湾カーボンナノチューブテクノロジー股▲ふん▼有限公司 | 三次元網目状材料の生成方法 |
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| WO2008114524A1 (ja) | 2007-03-20 | 2008-09-25 | The University Of Tokyo | セルロースエアロゲル及びその製造方法 |
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