３次元積層型グラフェン/ルテニウム積層体からなる高容量電気二重層キャパシタの創製

• Project/Area Number: 16K05732
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 小澤 寛晃 中央大学, 研究開発機構, 助教 (50464152)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ルテニウム錯体 / グラフェン / ピレン / ホスホン酸 / カテコール / 金属錯体 / キャパシタ

Outline of Annual Research Achievements

28年度と同様に、酸化還元特性を有するルテニウム金属錯体と優れた電気特性および高い比表面積を有するグラフェンやカーボンナノチューブなどの ナノ炭素材料のとの新規電気二重層キャパシタの創製を目的としている。本年度はグラフェンなどの炭素材料とルテニウム錯体との複合体化に焦点を当てて研究を行った。グラフェン表面へのルテニウム錯体の吸着などを行い、電気化学測定などにより、その吸着挙動を評価した。特にピレンアンカー基を有するルテニウム錯体について、重点的に研究を行い、ピレンアンカー基の置換位置の違いによるグラフェン表面での錯体の吸着状態の制御にも成功した。また、グラフェン表面への吸着を利用したグラフェントランジスタの物性制御などについても研究を進めた。
さらに、ルテニウム錯体にとどまらずカテコールユニットを用いたレドックス活性を有するポルフィリンと鉄イオンとの錯形成を利用した被膜作製法により、グラフェンの可溶化にも成功した。
今後はより電荷の貯蔵か可能なレドックス活性な金属錯体とグラフェンとの複合体化を目指すと共に、蓄電デバイスへの展開を行う。

Research Products

• [Journal Article] Robust Nanowrapping of Reduced Graphene Oxide by Metal?Organic Network Films between Fe Ions and Tetra(Catechol-Substituted) Porphyrin (2018)
  • Author(s): Ozawa Hiroaki、Kusaba Shunsuke、Matsunaga Mariko、Haga Masa-aki
  • Journal Title: Langmuir Volume: 34 Issue: 9 Pages: 2952-2958
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b03828
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controlling the Molecular Direction of Dinuclear Ruthenium Complexes on HOPG Surface through Noncovalent Bonding (2017)
  • Author(s): Ozawa Hiroaki、Katori Norihiko、Kita Tomomi、Oka Shota、Haga Masa-aki
  • Journal Title: Langmuir Volume: 33 Issue: 43 Pages: 11901-11910
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b02194
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Controlling the direction of the molecular axis of rod-shaped binuclear ruthenium complexes on single-walled carbon nanotubes (2016)
  • Author(s): iroaki Ozawa, Kazuma Kosaka, Tomomi Kita, Kai Yoshikawa, Masa-aki Haga
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 22 Issue: 19 Pages: 6575-6582
  • DOI: 10.1002/chem.201504678
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controlling the Adsorption of Ruthenium Complexes on Carbon Surfaces through Non-covalent Bonding with Pyrene Anchors: an Electrochemical Study (2016)
  • Author(s): Kohmoto, Mayuko, Ozawa, Hiroaki, Yang, Li, Hagio, Toshihiro, Matsunaga, Mariko, Haga, Masa-aki
  • Journal Title: Langmuir Volume: 32(17) Issue: 17 Pages: 4141-4152
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b00405
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Surface modification of nano-carbon materials by metal complexes or metal-organic network films (2018)
  • Author(s): Hiroaki Ozawa, Masa-aki Haga
  • Organizer: ICPAC 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Functions of surface modified nano-carbon materials by metal complex or metal-organic network films (2018)
  • Author(s): Hiroaki Ozawa, Kai Yoshikawa, Toru Ube, Tomiki Ikeda, Masa-aki Haga
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
• [Presentation] Electrochemical behavior of dinuclear Ru complexes with pyrene anchors on 2D carbon surface toward electronic device application (2017)
  • Author(s): Hiroaki Ozawa, Norihiko Katori, Yuki Okigawa, Masatoh Ishihara, Masa-aki Haga
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] グラフェン表面におけるRu二核錯体 吸脱着過程の電気化学測定とAFM観察 (2016)
  • Author(s): 小澤 寛晃、香取 範彦、沖川 侑輝、石原 正統、芳賀 正明
  • Organizer: 第67回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道教育大学
  • Year and Date: 2016-09-22