2003 Fiscal Year Annual Research Report
熱安定性メソポーラス半導体酸化物の調製と電気化学デバイスへの応用
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14703015
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
兵頭 健生 長崎大学, 工学部, 助手 (70295096)
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| Keywords | メソポーラス酸化物 / 酸化スズ / 酸化チタン / 界面活性剤 / 鋳型 / ガスセンサ / リチウム2次電池 / 熱安定性 |
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| Research Abstract |
本年度は,ガスセンサ材料としてメソポーラス酸化スズ(c-SnO_2)の最適化を施すとともに,リチウム2次電池や電気化学キャパシタ材料への応用を試みた。
1.m-SnO_2の調製とセンサ特性鋳型としてセチルピリジニウムクロリド(C_<16>PyCl)の水中での自己集合体を,Sn源としてスズ酸ナトリウム(Na_2SnO_3)を用いて,m-SnO_2を,ZnOあるいはIn_2O_3粉末に表面修飾した。その結果,H_2に対しては表面修飾効果がほとんどみられないものの,NOx(NO,NO_2)に対しては,大幅にセンサ特性を改良されることが分かった。ただし,ガス応答速度はきわめて速いものの,回復速度が大幅に遅くなったことから,センサ表面に吸着したガスの脱離挙動や大気中の酸素の再吸着過程を明らかにし,それらの特性の改良をほどこす必要があることが分かった。
2.m-SnO_2のリチウム2次電池用負極材料への応用m-SnO_2にリン酸処理や還元処理をほどこすことにより,m-SnO_2を用いたリチウム電池負極のサイクル特性が改善された。たとえば,未処理m-SnO_2の初期容量は1843mAh g^<-1>と非常に大きいが,10サイクル目は264mAhg^<-1>と小さくなったのに対して,還元処理を施すことにより,初期容量が1800mAh g^<-1>と非常に大きく,10サイクル目の放電容量も423mAh g^<-1>と容量の低下が抑えられることが分かった。
3.m-SnO_2の電気化学キャパシタ材料への応用m-SnO_2に還元処理を施したりSbをドープしたりすることにより,m-SnO_2を用いた解キャパシタ用電極の容量が改善された。また,アセチレンブラックをm-SnO_2粉末中に分散させることにより,大幅に容量が増加した。これらは,電極材料の導電性が向上しだことが主な原因と考えられる。
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[Publications] 兵頭健生: "電極のナノ細孔構造を規則化する! -反応場の最適化に向けて-"化学. Vol.58,No.4. 60-61 (2003)
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[Publications] Takeo Hyodo: "Design of Mesoporous Oxides as Semiconductor Gas Sensor Materials"Electrochemistry. Vol.71,No.6. 387-393 (2003)
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[Publications] Chunying Yu: "Preparation of Thermally Stable Mesoporous TiO_2 Powder and its Gas Sensor Application"Electrochemistry. Vol.71,No.6. 475-480 (2003)
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[Publications] Yasuhiro Shimizu: "Development of a New Preparation Method of Thermally Stable Mesoporous Titania and its Application of Gas Sensors"Technical Digest of Transducers '03. Vol.1. 536-539 (2003)
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[Publications] Takeo Hyodo: "Gas Sensing Properties of Ordered Mesoporous SnO_2 and Effects of Coatings Thereof"Sensors and Actuators B. Vol.93,No.1-3. 590-600 (2003)
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[Publications] G.S.Devi: "Nanostructured titania (TiO_2) as hydrogen gas sensor"Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 5062 (Pt.1, Smart Materials, Structures, and Systems, Part 1). 106-110 (2003)
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[Publications] Yasuhiro Shimizu: "Nanostructured Semiconducting Oxides for Gas Sensor Application"Journal of the European Ceramic Society. Vol.24,No.6. 1389-1398 (2004)
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[Publications] Takeo Hyodo: "H_2 and NO_X sensing properties of ZnO and In_2O_3 powders modified with mesoporous SnO_2"Journal of Ceramic Society of Japan. (in print). (2004)
