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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-21
(45)【発行日】2024-01-04
(54)【発明の名称】フラン環を選択的に導入した含酸素炭素材料の製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 32/184 20170101AFI20231222BHJP
C01B 32/05 20170101ALI20231222BHJP
C07D 307/77 20060101ALI20231222BHJP
C07D 493/04 20060101ALI20231222BHJP
【ＦＩ】
C01B32/184
C01B32/05
C07D307/77
C07D493/04 101A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020067150
(22)【出願日】2020-04-03
(65)【公開番号】P2021161009
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2023-02-01
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 集会名： グラフェン・酸化グラフェン合同シンポジウム 開催日： 令和１年１２月６日
(73)【特許権者】
【識別番号】304021831
【氏名又は名称】国立大学法人千葉大学
(73)【特許権者】
【識別番号】000004628
【氏名又は名称】株式会社日本触媒
(74)【代理人】
【識別番号】100122471
【弁理士】
【氏名又は名称】籾井 孝文
(74)【代理人】
【識別番号】100121636
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 昌靖
(72)【発明者】
【氏名】山田 泰弘
(72)【発明者】
【氏名】長岡 洋斗
(72)【発明者】
【氏名】郷田 隼
【審査官】廣野 知子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－２９４５１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２３４３１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０１６４０５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０１Ｂ ３２／００－３２／９９１
Ｃ０７Ｄ ３０７／７７、４９３／０４
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
含酸素炭素材料を製造する方法であって、構造式（ａ）で表されるジベンゾフラン環構造を有する縮環化合物（Ａ）を加熱する加熱工程（Ｉ）を含み、
前記加熱工程（Ｉ）において、バルク状態の前記縮環化合物（Ａ）を３００℃～８００℃で加熱する、
含酸素炭素材料の製造方法。
【化1】
【請求項2】
前記縮環化合物（Ａ）が縮環芳香族化合物である、請求項１に記載の含酸素炭素材料の製造方法。
【請求項3】
前記加熱工程（Ｉ）において、含酸素炭素材料におけるＣ１ｓＸＰＳ分析によるＣ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合との合計量に対するＣ－Ｏ結合の割合が５０％以上となるように、前記縮環化合物（Ａ）を加熱する、請求項１または２に記載の含酸素炭素材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フラン環を選択的に導入した含酸素炭素材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラファイト、グラフェン、酸化グラフェン、還元型酸化グラフェン、人造黒鉛、カーボンブラックなどの炭素材料は、それぞれ、その特徴的な物性に起因して、各種分野における新規な機能性材料として期待されている（例えば、非特許文献１～３）。
【0003】
グラフェンは２次元シート状の炭素材料であり、ｓｐ２炭素による六員環で敷き詰められた構造をしている。グラファイトは、通常、２次元シート状のグラフェン同士がファンデルワールス力で結合した多数の積層構造をしているものを指すが、１層のものをグラフェンと称する。２層－１０層のグラフェンが積層した材料を多層グラフェンと呼び、２層－５層のグラフェンが積層した材料は数層グラフェンと呼ぶ。１層のグラフェンではベーサル面に官能基を導入することでグラフェン自体の特性や形状が大きく変化する。３層以上となると、グラフェンのベーサル面に官能基を導入しても中心部のグラフェンは直接影響を受けにくくなる。そのため、３層以上のグラフェンは基本的には層数が増加し、比表面積が減少する以外には際立った性質の違いは現れにくくなる。
【0004】
グラフェンの存在は古くから知られていたが、グラファイトから１枚のグラフェンを取り出す方法は最近まで確立されていなかった。２００４年になって、高配向性の無水グラファイトの表面を粘着テープで剥離し、剥離したものを基板の上に貼り付ける方法によってグラフェンの薄片を取り出せることが見出され、その後、大量生産や低コスト生産を目指して、ＣＶＤ（化学気相蒸着製膜法）などの気相製膜法によるグラフェンの製造方法や、酸化グラフェン（ＧＯ）の還元法によるグラフェン（還元型酸化グラフェン：ＲＧＯ）の製造方法が検討されている。
【0005】
しかし、ＣＶＤ（化学気相蒸着製膜法）などの気相製膜法によるグラフェンの製造方法は、膜以外の形状（代表的には、バルク状）として得ることができないという問題、可燃性ガスを使用しなければならないという問題、Ｃｕ等の触媒性能を有する金属基板上に製膜させるため、金属が不純物として含有してしまうという問題、金属表面のみの製造であって大量製造できないという問題がある。
【0006】
また、同一分子間および／または異種分子間で縮合反応が起きる化合物を加熱して炭素材料を製造する方法が開示されている（特許文献１）。この技術では温和な条件で炭素材料が合成できることが示されている。
【0007】
工業的に製造されている炭素材料は、様々な官能基を有している。このため、炭素材料の構造を精密に制御することが難しく、物性にばらつきが生じてしまうという問題がある。近年、狙った物性を確実に発現できる含酸素炭素材料が求められており、このため、構造が精密に制御された含酸素炭素材料の開発が求められている。
【0008】
また、官能基などが制御されたグラフェンナノリボン等の炭素材料が報告されている。例えば、窒素やホウ素を有して構造が制御された炭素材料は複数報告されている。しかし、含酸素官能基が制御された炭素材料については、現時点で報告例がない。ジベンゾフラン炭素化した材料（非特許文献７）やフラン樹脂を炭素化した材料（非特許文献８－１０）についての報告はあるが、フラン骨格の制御という観点での研究はなされておらず、フラン骨格の制御状態は報告されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０１９－０８５２９８号公報
【非特許文献】
【0010】
【文献】Ｎａｔｕｒｅ，３５４，ｐ．５６－５８（１９９１）
【文献】Ｓｃｉｅｎｃｅ，３０６，ｐ．６６６－６６９（２００４）
【文献】Ｈ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａ ｅｔ．ａｌ．， Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔ．Ｍａｔｅｒ．， ２６， ６４１８－６４２７（２０１６）
【文献】齋藤理一郎著， 「グラフェンの最先端技術と広がる応用」， 第２章．グラフェンの基礎物性， ３．グラフェンの光電子物性
【文献】Ｄａｗｅｉ Ｐａｎ ｅｔ．ａｌ．， Ｌａｎｇｍｕｉｒ， ２２， ５８７２－５８７６（２００６）
【文献】Ｖ．Ｒｕｉｚ ｅｔ．ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．，２４，３５－３８（２０１２）
【文献】Ａ．Ｂ．Ｂｒｏｗｎ ｅｔ．ａｌ．，Ｃａｒｂｏｎ，１２５，６１４－６２９（２０１７）
【文献】Ｓ．Ｍ．Ｐａｒｋ ｅｔ．ａｌ．，Ｃａｒｂｏｎ，３３，１３７７－１３８１（１９９５）
【文献】Ｊ．Ｏｚａｋｉ ｅｔ．ａｌ．，Ｃａｒｂｏｎ，４４，１２９８－１３５２（２００６）
【文献】Ｙ．Ｔａｎａｂｅ ｅｔ．ａｌ．，Ｃａｒｂｏｎ，３９，２３４７－２３５３（２００１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の課題は、構造が精密に制御された含酸素炭素材料を、温和な条件で簡便に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法は、
構造式（ａ）で表されるジベンゾフラン環構造を有する縮環化合物（Ａ）を加熱する加熱工程（Ｉ）を含む。
構造式（ａ）で表されるジベンゾフラン環構造を有する縮環化合物（Ａ）を加熱する加熱工程（Ｉ）を含む。
【化1】
【0013】
一つの実施形態においては、上記縮環化合物（Ａ）が縮環芳香族化合物である。
【0014】
一つの実施形態においては、上記加熱温度が３００℃～１０００℃である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、構造が精密に制御された含酸素炭素材料を、温和な条件で簡便に製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン（ＤＮ２１１２Ｆ）のＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトル図である。
【図2】ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン（ＤＮ２１１２Ｆ）のラマン分光分析のラマンスペクトル図である。
【図3】ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン（ＤＮ２１１２Ｆ）のＩＲ分析のＩＲスペクトル図である。
【図4】ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン（ＤＮ１２２１Ｆ）のＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトル図である。
【図5】ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン（ＤＮ１２２１Ｆ）のラマン分光分析のラマンスペクトル図である。
【図6】ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン（ＤＮ１２２１Ｆ）のＩＲ分析のＩＲスペクトル図である。
【図7】ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン（ＤＮ２３２３Ｆ）のＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトル図である。
【図8】ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン（ＤＮ２３２３Ｆ）のラマン分光分析のラマンスペクトル図である。
【図9】ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン（ＤＮ２３２３Ｆ）のＩＲ分析のＩＲスペクトル図である。
【図10】ジベンゾフラン（ＤＢＦ）のＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトル図である。
【図11】ジベンゾフラン（ＤＢＦ）のラマン分光分析のラマンスペクトル図である。
【図12】ジベンゾフラン（ＤＢＦ）のＩＲ分析のＩＲスペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
≪≪１．含酸素炭素材料の製造方法≫≫
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法は、構造式（ａ）で表されるジベンゾフラン環構造を有する縮環化合物（Ａ）を加熱する加熱工程（Ｉ）を含む。
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法は、構造式（ａ）で表されるジベンゾフラン環構造を有する縮環化合物（Ａ）を加熱する加熱工程（Ｉ）を含む。
【化2】
【0018】
本発明の説明で用いる「縮環化合物」とは、化学分野において当業者に通常用いられている縮環化合物のことであり、二つまたはそれ以上の環を持つ環式化合物において各々の環が２個またはそれ以上の原子を共有する化合物である。なお、「縮環化合物」は、「縮合環化合物」と称することもある。
【0019】
縮環化合物（Ａ）は、１種のみであってもよいし、２種以上であってもよい。
【0020】
縮環化合物（Ａ）としては、構造式（ａ）で表されるジベンゾフラン環構造を有するものであれば、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な縮環化合物を採用し得る。このような縮環化合物としては、例えば、非芳香族構造を有する縮環非芳香族化合物、全体として芳香族性を有する縮環芳香族化合物が挙げられる。本発明の効果をより発現し得る点で、縮環化合物（Ａ）は、好ましくは、縮環芳香族化合物である。
【0021】
縮環化合物（Ａ）としては、例えば、下記のような化合物（Ａ１）～（Ａ２３）が挙げられる。なお、化合物（Ａ１）～（Ａ２３）は、縮環芳香族化合物に相当する。しかしながら、化合物（Ａ１）～（Ａ２３）に該当しない縮環芳香族化合物や、縮環芳香族化合物に該当しない縮環化合物も、本発明の効果を損なわない範囲で、縮環化合物（Ａ）として採用し得る。
【化3】
【0022】
縮環化合物（Ａ）は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な置換基を、任意の適切な位置に有していてもよい。このような置換基としては、例えば、アルキル基；アリール基；トシラート、トリフラート、ハロゲン基等の脱離能を有する置換基；などが挙げられる。加熱後の含窒素炭素材料中に不純物となりうる置換基が存在しないほうが物性等に悪影響がないため、水素基（すなわり置換基を有さない）もしくは脱離能を有する置換基が好ましい。
【0023】
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法は、縮環化合物（Ａ）を加熱する加熱工程（Ｉ）を含む。加熱工程（Ｉ）における「加熱」は、「焼成」と称されるものであってもよい。
【0024】
加熱工程（Ｉ）においては、縮環化合物（Ａ）が加熱されればよい。すなわち、加熱工程（Ｉ）において縮環化合物（Ａ）が加熱されればよいのであるから、加熱工程（Ｉ）は、「縮環化合物（Ａ）を含む組成物」が加熱される態様であってもよい。
【0025】
加熱工程（Ｉ）が、「縮環化合物（Ａ）を含む組成物」が加熱される態様である場合、「縮環化合物（Ａ）を含む組成物」中の縮環化合物（Ａ）の含有割合は、本発明の効果をより発現させ得る点で、好ましくは５０重量％～１００重量％であり、より好ましくは８０重量％～１００重量％であり、さらに好ましくは９０重量％～１００重量％であり、特に好ましくは９５重量％～１００重量％であり、最も好ましくは実質的に１００重量％である。ここにいう「実質的に」とは、縮環化合物（Ａ）に起因する効果以外の効果を発現させるための別の成分が、縮環化合物（Ａ）と積極的に併用されたりする形態を除くことを意味し、例えば、本発明の効果を損なわない範囲で、製造過程などによって不可避に混入する不純物等の含有は許容される。
【0026】
加熱工程（Ｉ）における加熱温度は、好ましくは３００℃～１０００℃であり、より好ましくは３５０℃～９００℃であり、さらに好ましくは４００℃～８００℃であり、特に好ましくは５００℃～７００℃である。加熱工程（Ｉ）における加熱温度を上記範囲内に制御することにより、構造が精密に制御された含酸素炭素材料を、温和な条件で簡便に製造することができる。
【0027】
加熱工程（Ｉ）における加熱時間は、好ましくは１分～１２０時間であり、より好ましくは１０分～９６時間であり、さらに好ましくは３０分～７２時間であり、特に好ましくは１時間～２４時間である。加熱工程（Ｉ）における加熱時間を上記範囲内に制御することにより、構造が精密に制御された含酸素炭素材料を、温和な条件で簡便に製造することができる。
【0028】
加熱工程（Ｉ）における加熱の方法としては、管状炉、ボックス炉のような焼成炉、熱媒を利用した加熱反応装置、マイクロ波を利用した加熱反応装置などが使用できる。
【0029】
加熱工程（Ｉ）における加熱の圧力条件としては、真空下、常圧下、加圧下などで行うことができる。
【0030】
加熱工程（Ｉ）における加熱の雰囲気条件としては、大気下、不活性ガス雰囲気下などで行うことができる。不活性ガス雰囲気下としては、例えば、窒素下、アルゴン下などが挙げられる。
【0031】
加熱工程（Ｉ）においては、好ましくは、縮環化合物（Ａ）をバルク状態で加熱する。縮環化合物（Ａ）をバルク状態で加熱するとは、例えば、（ｉ）縮環化合物（Ａ）からなる粒子（例えば、粉体）を加熱する、（ｉｉ）縮環化合物（Ａ）からなる粒子（例えば、粉体）を圧縮成形等でペレット状やフィルム状に成形を行った後、その成形体を加熱する、等の行為を包含する。
【0032】
加熱工程（Ｉ）において縮環化合物（Ａ）を加熱する際、例えば、容器に入れて加熱してもよい。容器としては、任意の適切な容器を採用し得る。このような容器としては、例えば、加熱工程（Ｉ）における加熱温度で実質的に変質しない材質からなるものが好ましい。また、縮環化合物（Ａ）が接触する表面が、加熱する際に、縮環化合物（Ａ）と化学反応しないような材質であることが好ましい。縮環化合物（Ａ）を好ましい条件で加熱する加熱工程（Ｉ）ことにより、含酸素炭素材料を得ることが可能となり、その加熱工程（Ｉ）において、縮環化合物（Ａ）の融点付近で該縮環化合物（Ａ）が融解して液体状になることがある。このような経過を経る場合も「縮環化合物（Ａ）をバルク状態で焼成する」ことに含まれる。一方、本発明の意味する「バルク状態で焼成する」ものではない例としては、例えば、縮環化合物（Ａ）を溶剤に溶解して任意の基材状に塗布して膜状にして該基材とともに加熱することにより薄膜を形成する方法、化学気相成長法（ＣＶＤ）法、物理気相成長法（ＰＶＤ）、薄膜蒸着加熱法、などが挙げられる。薄膜としては、おおむね膜厚が１μｍ以下の範囲を意味する。
【0033】
加熱工程（Ｉ）においては、好ましくは、縮環化合物（Ａ）を、金属と接触させない状態で加熱する。縮環化合物（Ａ）を、金属と接触させない状態で加熱することにより、得られる含酸素炭素材料中に金属が不純物として含有してしまうことを抑制し得る。ただし、上記のように金属と接触させないというのは積極的に金属に接触させないという意味である。積極的に接触させるというのは、例えば、縮環化合物（Ａ）を溶剤に溶解して金属に塗布して膜状にして該金属とともに加熱することにより薄膜を形成する方法など、金属との接触面積を積極的に増やす等の操作を意味する。
【0034】
加熱工程（Ｉ）においては、好ましくは、縮環化合物（Ａ）を、触媒反応を用いずに加熱する。縮環化合物（Ａ）を、触媒反応を用いずに加熱することにより、反応触媒が含酸素炭素材料中に存在してしまって、致命的な不純物となることを抑制し得る。
【0035】
縮環化合物（Ａ）が加熱工程（Ｉ）において加熱されることにより、縮環化合物（Ａ）の縮合反応が起き、含酸素炭素材料となる。縮環化合物（Ａ）が１種の場合は、同一種の分子間での縮合反応となり得る。縮環化合物（Ａ）が２種以上の場合は、同一種の分子間での縮合反応と異種の分子間での縮合反応とが併存し得る。
【0036】
縮環化合物（Ａ）の縮合反応により、および、場合によって該縮合反応に続いたり併行して起こったりする他の反応により、２つ以上の縮環化合物（Ａ）の間に新たな結合（例えば、Ｃ－Ｃ結合など）が形成したり、高分子量化が進行したり、２つ以上の環構造同士の間での縮環反応が起こったりし得る。
【0037】
≪≪２．含酸素炭素材料≫≫
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法により、構造が精密に制御された含酸素炭素材料を、温和な条件で簡便に製造できる。
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法により、構造が精密に制御された含酸素炭素材料を、温和な条件で簡便に製造できる。
【0038】
本発明の実施形態による含酸素炭素材料の製造方法により得られる含酸素炭素材料は、従来公知の炭素材料とは異なる新規な含酸素炭素材料である。従来公知の炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラファイト膜、グラフェン、酸化グラフェン、還元型酸化フラフェン、人造黒鉛、カーボンブラックなどが挙げられる。
【0039】
含酸素炭素材料は、元素分析によれば、水素原子の含有割合が、好ましくは０ａｔｏｍ％～４０ａｔｏｍ％であり、より好ましくは０ａｔｏｍ％～３５ａｔｏｍ％であり、さらに好ましくは０ａｔｏｍ％～３３ａｔｏｍ％であり、特に好ましくは０ａｔｏｍ％～３０ａｔｏｍ％である。含酸素炭素材料中の水素原子の含有割合が少ないほど炭素化が進行しているということを意味し、好ましい。
【0040】
含酸素炭素材料は、元素分析によれば、酸素原子の含有割合が、好ましくは０．５ａｔｏｍ％～２０ａｔｏｍ％であり、より好ましくは０．７ａｔｏｍ％～１５ａｔｏｍ％であり、さらに好ましくは１ａｔｏｍ％～１０ａｔｏｍ％であり、特に好ましくは１．５ａｔｏｍ％～７ａｔｏｍ％である。
【0041】
含酸素炭素材料の元素分析における水素原子と酸素原子の含有割合が上記範囲内にあれば、該含酸素炭素材料の構造が精密に制御され得る。元素分析は、例えば、市販の元素分析装置を用いて行い、得られた結果に基づき、求めることができる。このような分析装置としては、例えば、Ｅｘｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ， Ｉｎｃ．社製の元素分析装置（ＣＥ－４４０Ｆ）などを採用し得る。
【0042】
含酸素炭素材料は、好ましくは、Ｃ－Ｏ－Ｃ結合とＣ－Ｃ結合を有する。ここにいう結合の炭素原子（Ｃ）は、好ましくは、芳香環の炭素原子である。
【0043】
含酸素炭素材料は、好ましくは、下記の（１）～（５）からなる群から選ばれる少なくとも１種の態様を有する。
【0044】
（１）［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合＋Ｃ＝Ｃ結合＋Ｃ－Ｈ結合］の割合が所定範囲内の態様：
Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）とＣ＝Ｃ結合とＣ－Ｈ結合との合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量の割合は、好ましくは１％以上であり、より好ましくは３％以上であり、さらに好ましくは４％以上である。上記割合の上限は、好ましくは２０％以下である。含酸素炭素材料において、Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合とＣ＝Ｃ結合とＣ－Ｈ結合の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、得られる含酸素炭素材料は、従来知られている単純な炭素材料と異なり、様々な物性をもつ新規な含酸素炭素材料となり得る。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）とＣ＝Ｃ結合とＣ－Ｈ結合との合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量の割合は、好ましくは１％以上であり、より好ましくは３％以上であり、さらに好ましくは４％以上である。上記割合の上限は、好ましくは２０％以下である。含酸素炭素材料において、Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合とＣ＝Ｃ結合とＣ－Ｈ結合の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、得られる含酸素炭素材料は、従来知られている単純な炭素材料と異なり、様々な物性をもつ新規な含酸素炭素材料となり得る。
【0045】
（２）［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が所定範囲内の態様：
Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量に対する、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）の合計量の割合は、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは５５％以上であり、さらに好ましくは６０％以上であり、特に好ましくは７０％以上であり、最も好ましくは８０％以上である。上記割合の上限は、好ましくは１００％である。含酸素炭素材料において、Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合の合計量に対する、Ｃ－Ｏ結合の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、得られる含酸素炭素材料は、構造がより精密に制御され得る。すなわち、分解反応に由来するＣ＝Ｏ結合の比率が少ないほど分解反応が抑制されており、このような含酸素炭素材料は、構造がより精密に制御された含酸素炭素材料であると言える。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量に対する、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）の合計量の割合は、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは５５％以上であり、さらに好ましくは６０％以上であり、特に好ましくは７０％以上であり、最も好ましくは８０％以上である。上記割合の上限は、好ましくは１００％である。含酸素炭素材料において、Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合とＣ＝Ｏ結合の合計量に対する、Ｃ－Ｏ結合の合計量の割合が、上記範囲内にあれば、得られる含酸素炭素材料は、構造がより精密に制御され得る。すなわち、分解反応に由来するＣ＝Ｏ結合の比率が少ないほど分解反応が抑制されており、このような含酸素炭素材料は、構造がより精密に制御された含酸素炭素材料であると言える。
【0046】
（３）上記（１）に記載の範囲内且つ上記（２）に記載の範囲内の態様：
Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）とＣ＝Ｃ結合とＣ－Ｈ結合の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量の割合が、上記（１）に記載の範囲内にあって、且つ、Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量に対する、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）の合計量の割合が、上記（２）に記載の範囲内にある態様は、より好ましい。このような態様であれば、得られる含酸素炭素材料は、従来知られている単純な炭素材料と異なり、様々な物性をもつ新規な含酸素炭素材料となり得るとともに、構造がより一層精密に制御され得る。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）とＣ＝Ｃ結合とＣ－Ｈ結合の合計量に対する、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量の割合が、上記（１）に記載の範囲内にあって、且つ、Ｃ１ｓＸＰＳ分析による、全炭素酸素結合、すなわち、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）とＣ＝Ｏ結合（カルボニル由来のＣ＝Ｏ結合、カルボキシル由来のＣ＝Ｏ結合、エステル由来のＣ＝Ｏ結合、ラクトン由来のＣ＝Ｏ結合等含む）の合計量に対する、Ｃ－Ｏ結合（エーテル由来のＣ－Ｏ－Ｃ結合、アルコール由来のＣ－ＯＨ結合を含む）の合計量の割合が、上記（２）に記載の範囲内にある態様は、より好ましい。このような態様であれば、得られる含酸素炭素材料は、従来知られている単純な炭素材料と異なり、様々な物性をもつ新規な含酸素炭素材料となり得るとともに、構造がより一層精密に制御され得る。
【0047】
（４）ＩＲ分析において所定範囲にピークが見られない態様：
ＩＲ分析において、好ましくは、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークが見られない。含酸素炭素材料のＩＲ分析において１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークが見られない場合、含酸素炭素材料は、構造がより精密に制御されたものであり得る。含酸素炭素材料のＩＲ分析において１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークが見られない場合に該含酸素炭素材料の構造がより精密に制御され得るという理由は、前述の通りである。
ＩＲ分析において、好ましくは、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークが見られない。含酸素炭素材料のＩＲ分析において１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークが見られない場合、含酸素炭素材料は、構造がより精密に制御されたものであり得る。含酸素炭素材料のＩＲ分析において１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークが見られない場合に該含酸素炭素材料の構造がより精密に制御され得るという理由は、前述の通りである。
【0048】
含酸素炭素材料は、上述の通り、Ｃ１ｓＸＰＳ分析やＩＲ分析により容易に構造の制御が確認できる。
【0049】
含酸素炭素材料は、好ましくは、その構造内にベンゼン環由来のハニカム構造（グラフェン構造）を有する。グラフェン構造は、ラマン分光分析によってその有無の確認ができる（非特許文献４）。
【0050】
含酸素炭素材料は、不純物となる金属成分の含有量が合計で、通常、炭素原子１００原子％に対し、好ましくは０．１原子％以下であり、より好ましくは０．０１原子％以下であり、特に好ましくは実質的にゼロである。これらは、含酸素炭素材料を蛍光Ｘ線元素分析法（ＸＲＦ）により分析することによって確認することができる。
【0051】
含酸素炭素材料は、その構成する元素として、炭素を必須とし、炭素以外の元素を含んでいてもよい。このような炭素以外の元素としては、好ましくは、酸素、水素、窒素、硫黄、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、より好ましくは、酸素、水素、窒素、硫黄から選ばれる少なくとも１種の元素であり、さらに好ましくは、酸素、水素、窒素から選ばれる少なくとも１種の元素であり、特に好ましくは、酸素、水素から選ばれる少なくとも１種の元素である。含酸素炭素材料を構成する元素のうち水素以外の元素の総量を１００原子％としたとき、炭素は、好ましくは６０原子％以上であり、より好ましくは７０原子％以上であり、さらに好ましくは７５原子％以上である。また、炭素および水素以外の元素は、好ましくは１０原子％以下である。各元素の割合がこの範囲に入ることで、含酸素炭素材料でありながら高い構造制御率を発現することが可能となる。これらは、含酸素炭素材料をＸ線光電子分光法（Ｃ１ｓＸＰＳ）により定量することによって確認することができる。
【0052】
含酸素炭素材料は、好ましくは、ラマン分光分析により、下記の（ｉ）～（ｉｖ）からなる群から選ばれる少なくとも１種の態様を有する。
【0053】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧバンド（一般的に１５５０ｃｍ－１～１６５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。したがって、含酸素炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧバンド（一般的に１５５０ｃｍ－１～１６５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを有することは、含酸素炭素材料がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有していることを意味している。Ｇバンドは、強度が高く、シャープであれば、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。
【0054】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤバンド（一般的に１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。グラフェン構造の欠陥に由来する構造を有する含酸素炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、Ｄバンド（一般的に１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。したがって、含酸素炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおけるＤバンド（一般的に１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１の範囲内）にピークを有することは、含酸素炭素材料が官能基を含むことや、グラフェン構造の欠陥に由来する構造またはグラフェン構造の欠陥に由来する構造に類似の構造を有していることを意味している。Ｄバンドは、強度が低ければ、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。また、Ｄバンドが確認できるということは、含酸素炭素材料が官能基を有することを意味しており、構造が制御されていることが示唆される。
【0055】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧバンド（一般的に１５５０ｃｍ－１～１６５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示し、さらに、（ｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤバンド（一般的に１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。
【0056】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧ′バンド（一般的に２６５０ｃｍ－１～２７５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。したがって、含酸素炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧ′バンド（一般的に２６５０ｃｍ－１～２７５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを有することは、含酸素炭素材料がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有していることを意味している。Ｇ′バンドの強度は、グラフェン構造が１層のときに最も強く、グラフェン構造の積層数が増えるにつれて徐々に小さくなる。しかしながら、Ｇ′バンドは、グラフェン構造の積層数が増えるにつれて徐々に強度が小さくなっても、ピークは観察することができる。したがって、Ｇ′バンドにピークを有することは、含酸素炭素材料がグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。Ｇ′バンドは、２Ｄバンドとも呼ばれることがある。
【0057】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧバンド（一般的に１５５０ｃｍ－１～１６５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示し、さらに、（ｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤバンド（一般的に１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示し、さらに、（ｉｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧ′バンド（一般的に２６５０ｃｍ－１～２７５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。
【0058】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉｖ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤ＋Ｄ′バンド（一般的に２８００ｃｍ－１～３０００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。グラフェン構造の欠陥に由来する構造を有する含酸素炭素材料は、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいて、Ｄ＋Ｄ′バンド（一般的に２８００ｃｍ－１～３０００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。したがって、含酸素炭素材料が、ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤ＋Ｄ′バンド（一般的に２８００ｃｍ－１～３０００ｃｍ－１の範囲内）にピークを有することは、含酸素炭素材料が官能基を含むことや、グラフェン構造の欠陥に由来する構造またはグラフェン構造の欠陥に由来する構造に類似の構造を有していることを意味している。Ｄ＋Ｄ′バンドは、強度が低ければ、よりきれいなグラフェン構造またはグラフェン構造に類似の構造を有しているといえる。Ｄ＋Ｄ′バンドは、Ｄ＋Ｇバンドとも呼ばれることがある。また、Ｄ＋Ｄ′バンドが確認できるということもまた、含酸素炭素材料が官能基を有することを意味しており、構造が制御されていることが示唆される。
【0059】
含酸素炭素材料は、好ましくは、（ｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧバンド（一般的に１５５０ｃｍ－１～１６５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示し、さらに、（ｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤバンド（一般的に１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示し、さらに、（ｉｉｉ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＧ′バンド（一般的に２６５０ｃｍ－１～２７５０ｃｍ－１の範囲内）にピークを示し、さらに、（ｉｖ）ラマン分光分析によって得られるラマンスペクトルにおいてＤ＋Ｄ′バンド（一般的に２８００ｃｍ－１～３０００ｃｍ－１の範囲内）にピークを示す。
【実施例】
【0060】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「％」は「質量％」を意味する。また、本明細書において、「質量」は「重量」と読み替えても良い。ただし、本明細書中のＣ１ｓＸＰＳに係る部分の％は原子％を意味する。
【0061】
実施例で用いる化合物とその略称は下記の通りである。
ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン：ＤＮ２１１２Ｆ
ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン：ＤＮ１２２１Ｆ
ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン：ＤＮ２３２３Ｆ
ジベンゾフラン：ＤＢＦ
ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン：ＤＮ２１１２Ｆ
ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン：ＤＮ１２２１Ｆ
ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン：ＤＮ２３２３Ｆ
ジベンゾフラン：ＤＢＦ
【0062】
＜元素分析＞
試料１．５±０．１ｍｇを用い、Ｅｅｌｅｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｉｎｃ．社製の元素分析装置（ＣＥ－４４０Ｆ）によりＣ、Ｈ、Ｏの元素分析を行い、得られた結果に基づき、原子数比を求めた。
試料１．５±０．１ｍｇを用い、Ｅｅｌｅｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｉｎｃ．社製の元素分析装置（ＣＥ－４４０Ｆ）によりＣ、Ｈ、Ｏの元素分析を行い、得られた結果に基づき、原子数比を求めた。
【0063】
＜Ｃ１ｓＸＰＳ分析＞
Ｃ１ｓＸＰＳ測定は、日本電子のＪＰＳ９０３０を用いて、以下の条件により行った。
ソース：Ｍｇ（デュアルノード）
エミッション：１０ｍＡ
アノード：１０ｋＶ
Ｐａｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ：３０
アバーチャー：６ｍｍ
測定範囲：Ｃ１ｓ：３０４ｅＶ～２７２ｅＶ
積算回数：１０回
解析条件：Ｃ１ｓのピークをＣ－Ｈ（２８３．９ｅＶ）、Ｃ＝Ｃ（２８４．３ｅＶ）、Ｃ－Ｏ－Ｃ／Ｃ－ＯＨ（２８５．５ｅＶ）、Ｃ＝Ｏ（２８７．３ｅＶ）としてピーク分離を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ測定は、日本電子のＪＰＳ９０３０を用いて、以下の条件により行った。
ソース：Ｍｇ（デュアルノード）
エミッション：１０ｍＡ
アノード：１０ｋＶ
Ｐａｓｓ Ｅｎｅｒｇｙ：３０
アバーチャー：６ｍｍ
測定範囲：Ｃ１ｓ：３０４ｅＶ～２７２ｅＶ
積算回数：１０回
解析条件：Ｃ１ｓのピークをＣ－Ｈ（２８３．９ｅＶ）、Ｃ＝Ｃ（２８４．３ｅＶ）、Ｃ－Ｏ－Ｃ／Ｃ－ＯＨ（２８５．５ｅＶ）、Ｃ＝Ｏ（２８７．３ｅＶ）としてピーク分離を行った。
【0064】
＜ラマン分光分析＞
ラマン分光分析は以下の装置、条件により行った。
測定装置：ＮＲＳ－４５００（日本分光株式会社）
測定条件：
ＤＮ２１１２Ｆ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：１％，１０ｓｅｃ，１０回。８７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９２３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。）
ＤＮ１２２１Ｆ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：測定不可能。８７３Ｋ：０．１％，２０ｓｅｃ，１０回。９２３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。）
ＤＮ２３２３Ｆ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：測定不可能。８７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９２３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。）
ＤＢＦ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：１％，１０ｓｅｃ，５回。９７３Ｋ：１％，１０ｓｅｃ，２０回。）
分解能：４．０ｃｍ－１、レーザー出力：０．３ｍＷ、波長：５３２．２３ｎｍ、対物レンズ１００倍は共通。
なおラマン分析においてＧ’バンド、Ｄ＋Ｄ’バンドは重なって現れることがあり、Ｄ＋Ｄ’バンドが特にショルダーを持つブロードなピークとして分析されることがある。この場合は、ショルダーピークの変曲点をＧ’バンドのピークとみなす。
ラマン分光分析は以下の装置、条件により行った。
測定装置：ＮＲＳ－４５００（日本分光株式会社）
測定条件：
ＤＮ２１１２Ｆ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：１％，１０ｓｅｃ，１０回。８７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９２３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。）
ＤＮ１２２１Ｆ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：測定不可能。８７３Ｋ：０．１％，２０ｓｅｃ，１０回。９２３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。）
ＤＮ２３２３Ｆ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：測定不可能。８７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９２３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。９７３Ｋ：１％，２０ｓｅｃ，１０回。）
ＤＢＦ（Ａｓ－ｒｅｃｅｉｖｅｄ：１％，１０ｓｅｃ，５回。９７３Ｋ：１％，１０ｓｅｃ，２０回。）
分解能：４．０ｃｍ－１、レーザー出力：０．３ｍＷ、波長：５３２．２３ｎｍ、対物レンズ１００倍は共通。
なおラマン分析においてＧ’バンド、Ｄ＋Ｄ’バンドは重なって現れることがあり、Ｄ＋Ｄ’バンドが特にショルダーを持つブロードなピークとして分析されることがある。この場合は、ショルダーピークの変曲点をＧ’バンドのピークとみなす。
【0065】
＜ＩＲ分析＞
ＦＴ－ＩＲ分析は以下の装置、条件により行った。
測定装置：フーリエ変換赤外分光光度計（日本分光製ＦＴ／ＩＲ－４２００）
測定条件：拡散反射（ＤＲＩＦＴ）法、ＭＣＴ検出器、分解能４ｃｍ－１、積算回数３２回
サンプル条件：試料とＫＢｒを重量比＝１：５０で混合したものを使用した。
ＦＴ－ＩＲ分析は以下の装置、条件により行った。
測定装置：フーリエ変換赤外分光光度計（日本分光製ＦＴ／ＩＲ－４２００）
測定条件：拡散反射（ＤＲＩＦＴ）法、ＭＣＴ検出器、分解能４ｃｍ－１、積算回数３２回
サンプル条件：試料とＫＢｒを重量比＝１：５０で混合したものを使用した。
【0066】
＜抵抗率の測定＞
安定化ＤＣ電源装置（ＴＰ０６５０－０１Ｄ、Ｔａｋａｓａｇｏ Ｌｔｄ．）を用いて電圧を加え、流れた電流を、デジタルマルチメータ（ＧＷＩＮＳＴＥＫ ＧＤＭ－８２６１Ａ、Ｔｅｘｉｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ．）で測定した。
安定化ＤＣ電源装置（ＴＰ０６５０－０１Ｄ、Ｔａｋａｓａｇｏ Ｌｔｄ．）を用いて電圧を加え、流れた電流を、デジタルマルチメータ（ＧＷＩＮＳＴＥＫ ＧＤＭ－８２６１Ａ、Ｔｅｘｉｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ．）で測定した。
【0067】
〔実施例１〕
ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン（ＤＮ２１１２Ｆ）（明細書中に記載の化合物（Ａ２）に該当）（東京化成工業製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のそれぞれにおいて加熱したときに得られた含酸素炭素材料（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表１に示す。
ＤＮ２１１２ＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図１に示す。
ＤＮ２１１２Ｆのラマン分光分析のラマンスペクトルを図２に示す。
ＤＮ２１１２ＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図３に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表１、図１より、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が、１００％であり、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図２のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図３のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
ジナフト［２，１－ｂ：１’，２’―ｄ］フラン（ＤＮ２１１２Ｆ）（明細書中に記載の化合物（Ａ２）に該当）（東京化成工業製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のそれぞれにおいて加熱したときに得られた含酸素炭素材料（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表１に示す。
ＤＮ２１１２ＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図１に示す。
ＤＮ２１１２Ｆのラマン分光分析のラマンスペクトルを図２に示す。
ＤＮ２１１２ＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図３に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表１、図１より、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が、１００％であり、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図２のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図３のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
【0068】
〔実施例２〕
ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン（ＤＮ１２２１Ｆ）（明細書中に記載の化合物（Ａ３）に該当）（Ａｎｇｅｎｅ製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のそれぞれにおいて加熱したときに得られた含酸素炭素材料（２ａ）、（２ｂ）、（２ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表２に示す。
ＤＮ１２２１ＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図４に示す。
ＤＮ１２２１Ｆのラマン分光分析のラマンスペクトルを図５に示す。
ＤＮ１２２１ＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図６に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表２、図４より、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）の場合に、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が１００％であり、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。また、加熱温度が９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）の場合においても、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合はそれぞれ５５％、５３％であり、８７３Ｋ（６００℃）の場合に比べると劣るものの、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図５のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図６のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（２ａ）、（２ｂ）、（２ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
ジナフト［１，２－ｂ：２’，１’―ｄ］フラン（ＤＮ１２２１Ｆ）（明細書中に記載の化合物（Ａ３）に該当）（Ａｎｇｅｎｅ製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のそれぞれにおいて加熱したときに得られた含酸素炭素材料（２ａ）、（２ｂ）、（２ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表２に示す。
ＤＮ１２２１ＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図４に示す。
ＤＮ１２２１Ｆのラマン分光分析のラマンスペクトルを図５に示す。
ＤＮ１２２１ＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図６に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表２、図４より、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）の場合に、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が１００％であり、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。また、加熱温度が９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）の場合においても、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合はそれぞれ５５％、５３％であり、８７３Ｋ（６００℃）の場合に比べると劣るものの、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図５のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図６のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（２ａ）、（２ｂ）、（２ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
【0069】
〔実施例３〕
ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン（ＤＮ２３２３Ｆ）（明細書中に記載の化合物（Ａ４）に該当）（Ａｎｇｅｎｅ製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のそれぞれにおいて加熱したときに得られた含酸素炭素材料（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表３に示す。
ＤＮ２３２３ＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図７に示す。
ＤＮ２３２３Ｆのラマン分光分析のラマンスペクトルを図８に示す。
ＤＮ２３２３ＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図９に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表３、図７より、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が９７３Ｋ（７００℃）の場合に、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が１００％であり、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。また、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）の場合においても、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合はそれぞれ６５％、７１％であり、９７３Ｋ（７００℃）の場合に比べると劣るものの、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図８のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図９のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
ジナフト［２，３－ｂ：２’，３’―ｄ］フラン（ＤＮ２３２３Ｆ）（明細書中に記載の化合物（Ａ４）に該当）（Ａｎｇｅｎｅ製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のそれぞれにおいて加熱したときに得られた含酸素炭素材料（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表３に示す。
ＤＮ２３２３ＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図７に示す。
ＤＮ２３２３Ｆのラマン分光分析のラマンスペクトルを図８に示す。
ＤＮ２３２３ＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図９に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表３、図７より、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が９７３Ｋ（７００℃）の場合に、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が１００％であり、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。また、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）の場合においても、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合はそれぞれ６５％、７１％であり、９７３Ｋ（７００℃）の場合に比べると劣るものの、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図８のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料は、加熱温度が８７３Ｋ（６００℃）、９２３Ｋ（６５０℃）、９７３Ｋ（７００℃）のいずれの場合においても、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図９のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（３ａ）、（３ｂ）、（３ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
【0070】
〔実施例４〕
ジベンゾフラン（ＤＢＦ）（明細書中に記載の化合物（Ａ１）に該当）（東京化成工業製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
９７３Ｋ（７００℃）において加熱したときに得られた含酸素炭素材料（４ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表４に示す。
ＤＢＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図１０に示す。
ＤＢＦのラマン分光分析のラマンスペクトルを図１１に示す。
ＤＢＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図１２に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表４、図１０より、得られた含酸素炭素材料（４ｃ）は、加熱温度が９７３Ｋ（７００℃）の場合に、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が１００％であり、構造が非常に精密に制御された炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図８のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料（４ｃ）は、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図９のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（４ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
ジベンゾフラン（ＤＢＦ）（明細書中に記載の化合物（Ａ１）に該当）（東京化成工業製）：約４０ｍｇを、石英アンプル管に真空封入した後、電気炉にて１時間加熱した。
９７３Ｋ（７００℃）において加熱したときに得られた含酸素炭素材料（４ｃ）について、Ｃ１ｓＸＰＳ分析、ラマン分光分析、ＩＲ分析、抵抗率測定を行った。
Ｃ１ｓＸＰＳ分析の結果を表４に示す。
ＤＢＦのＣ１ｓＸＰＳ分析のＸＰＳスペクトルを図１０に示す。
ＤＢＦのラマン分光分析のラマンスペクトルを図１１に示す。
ＤＢＦのＩＲ分析のＩＲスペクトルを図１２に示す。
抵抗率測定の結果を表５に示す。
表４、図１０より、得られた含酸素炭素材料（４ｃ）は、加熱温度が９７３Ｋ（７００℃）の場合に、［Ｃ－Ｏ結合］／［Ｃ－Ｏ結合＋Ｃ＝Ｏ結合］の割合が１００％であり、構造が非常に精密に制御された炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図８のラマンスペクトルによれば、得られた含酸素炭素材料（４ｃ）は、ＧバンドおよびＤバンドにピークを有することから、グラフェン構造を有し且つグラフェン構造が積層した構造の含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
図９のＩＲスペクトルによれば、１６６０ｃｍ－１～１８００ｃｍ－１の間にＣ＝Ｏ伸縮振動に起因するピークがほぼ見られないことから、構造が非常に精密に制御された含酸素炭素材料が、温和な条件で簡便に製造できていることがわかった。
表５より、得られた含酸素炭素材料（４ｃ）は、低い抵抗率を示すことがわかった。
【0071】
【表1】
【0072】
【表2】
【0073】
【表3】
【0074】
【表4】
【0075】
【表5】
【産業上の利用可能性】
【0076】
本発明の製造方法で得られる含酸素炭素材料は、従来の炭素材料に比べて、構造が精密に制御され、各種用途に展開可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
