持続可能な電荷貯蔵に向けた有機・高分子レドックス材料の結合と分解の化学
| Project/Area Number |
22K14732
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Tohoku University (2023)
Osaka University (2022) |
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Principal Investigator |
岡 弘樹 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (50907376)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 機能性有機材料 / 電荷貯蔵 / 持続可能性 |
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| Outline of Research at the Start |
地球環境負荷の低減に向けて、材料として環境適合な合成法に加え、使用後に原料へ分解できる持続可能な材料の開発が望まれている。本研究では、安定なエネルギー貯蔵を可能とする強固な結合・構造の形成と使用後の温和な分解との相関を解明し、両立させることでレドックスに係る真に持続可能な有機・高分子機能材料の設計法の確立を目指す。
レドックス能をもつ有機分子・高分子・構造体を対象に、(1) 温和な分解法を開拓し、エネルギー（電荷）貯蔵能との相関を解明し、(2) 電荷貯蔵能と温和な分解を両立した、新しい有機・高分子材料の設計法を確立し、(3) リサイクル可能な革新的機能材料と環境適合デバイスを創製する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 電荷貯蔵能と温和な分解能の双方を併せ持つ有機・高分子レドックス材料の創製とリサイクル可能な環境適合電池の開発
1年目に創製した電荷貯蔵能と温和な分解能の双方を併せ持つ有機・高分子レドックス材料であるビオロゲン誘導体を負極活物質、さらにフェナジン誘導体を正極活物質、食塩水を電解液にした、使用後もリサイクル可能な有機二次電池を創製した。これらの成果をまとめた論文を、現在、国際科学誌に投稿・修正中である。
ポリアリルアミンに有機レドックス分子を置換することで、親水性の有機レドックス高分子を合成した。同高分子を、特定の酸性水溶液に浸漬させることで、分解させるができ、もとのポリアリルアミンと有機レドックス分子に戻ることを実証した。これらの成果をまとめた特許を出願中である。今後の研究で、種々の有機レドックス分子を置換した高分子を合成し、それらを正極・負極としたリサイクル可能な有機二次電池に展開予定である。
2.有機レドックス多孔質材料の創製と有機多孔質材料ーマンガン電池の実証
1年目の成果を基に、有機レドックス分子の一種である9,10-フェナントレンキノンを構成要素とする有機多孔質材料を新規に合成した。同多孔質材料自体は導電性を持たないため、その空孔内で導電性高分子を重合することで導電性を付与した。同材料は、同材料を負極として使用し、革新的な有機多孔質材料ーマンガン電池をはじめて実証した。これらの成果をまとめた論文を、現在、国際科学誌に投稿・修正中である。なお、本成果の一部は、スウェーデン・ウプサラ大との共同研究によるものである。
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Report
(2 results)
Research Products
(38 results)
