2015 Fiscal Year Research-status Report
超臨界流体による カルコゲナイドナノシートの層数・層間距離制御と電極特性向上
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15K14211
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
笘居 高明 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (80583351)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超臨界流体 / ナノ材料 / エネルギー / 反応工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MoS2などのカルコゲナイドナノシートは、層間へのイオンの脱挿入が容易であることから、電極内のイオンの遅い拡散が課題となるMg電池の正極材料として有望視されている。さらにMoS2ナノシート電極において、グラフェンで報告されているような、層間距離拡張に伴うイオン貯蔵能向上メカニズムが発現すれば、Mg電池のエネルギー密度の飛躍的向上が見込めるはずである。しかしながら、本材料系ではグラフェンの量産化手法である化学的酸化剥離法の適用が出来ず、高品質なナノシートの物質量確保が困難である。そこで本研究では、非酸化的なナノシート作製手法である超臨界流体剥離法により、層数・層間距離の制御されたカルコゲナイドナノシートを量産化し、次世代二次電池“Mg電池”のエネルギー密度向上に挑む。
初年度においては、MoS2の超臨界流体剥離法によるナノシート化を中心に取り組んだ。検討を重ねた結果、ナノシート化においては、市販MoS2を使用した場合、剥離効率が向上せず、また最終目的とする部分Se化されたナノシート合成も困難であったため、酸化物原料を適用し、カルコゲン化と剥離の同時進行プロセスの開発による目的ナノシート合成に展開した。
硫黄を原料とし、超臨界エタノールの還元場を利用することで酸化モリブデンの硫化、ナノシート化を行った。超臨界エタノールだけでは還元力が不十分であり、硫化が全く進行しなかったため、還元剤として水素化ホウ素ナトリウムを添加することで、酸化モリブデンの還元、硫化を実現し、ラマン分光においてMoS2のピークを確認した。また、硫化における温度依存性を検討した結果、完全に硫化が進行するためには350℃の温度が必要であることが明らかとなった。固体酸化物を出発原料とし、このような低温にてMoS2を得られた報告例は無く、超臨界エタノールの還元反応場を応用した画期的なプロセスを提案できたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
MoS2ナノシート化のプロセス構築において当初予定を超える検討項目追加があったため、初年度後期に予定されていた電気化学特性評価が未着手となった。このことから、やや遅れていると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は生成物の回収手法の改善、超臨界エタノールの密度操作によるMoS2のナノシート化を検討し、マグネシウム電池材としての性能評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、今年度の研究において予定していた電気化学測定実験を次年度以降に延期したことに伴い発生した未使用額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は生成物の回収手法の改善、超臨界エタノールの密度操作によるMoS2のナノシート化を検討とともに、初年度予定分とあわせマグネシウム電池材としての性能評価を推進していく。
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Research Products
(3 results)
