2017 Fiscal Year Annual Research Report
Bipolar Electrochemistry for Sustainable Electrosynthesis
| Project/Area Number |
17H03095
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
稲木 信介 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70456268)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | バイポーラ電気化学 / 導電性高分子 / 導電性ネットワーク / 電解重合 / ポリチオフェン / 電気泳動 / 高分子薄膜 / レドックス化学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、グリーンケミストリーの発展に資するバイポーラ電気化学への挑戦として、低電解質濃度条件およびそれに起因するイオンの泳動を協働的に活かした電解合成に関する検討課題を設定した。
今年度は、「イオン種の泳動を利用した電解反応」に着目し、（１）泳動を利用した導電性子高分子ファイバーの電解合成、および、（２）泳動を利用した導電性高分子シリンダー合成について検討した。
課題（１）においては、電解発生イオン種の電気泳動を利用した異方性高分子材料の合成法の確立を目指し、これまでに予備実験により実証している導電性高分子ファイバー形成法を詳細に検討することにより、再現性ある一般性を確立した。さらに、構造体の次元制御にむけて、モノマー濃度などの条件最適化を行った結果、薄膜上の導電性高分子を基板上に自発成長させる技術を開発した。
課題（２）においては、バイポーラ電解条件下、イオン性モノマーの泳動を利用した微細空間への供給を実現、すなわち、ナノシリンダーテンプレートへの導電性高分子の高密度充填を目的とし、まず、電解セル・電極系の設計を行った。次に、各種金属イオンの電解還元反応（電解めっき）をモデルとすることで、シリンダー状金属ナノロッドを高密度で得ることに成功し、着想原理の妥当性を示した。この最適条件に基づき、有機金属錯体モノマーの電解還元重合を試みたところ、導電性高分子ナノシリンダー構造を得ることに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度設定した課題、（１）泳動を利用した導電性子高分子ファイバーの電解合成、および、（２）泳動を利用した導電性高分子シリンダー合成について、当初設定したスケジュール通りに検討することができ、期待通りの成果を得た。一方で、（１）の条件検討において、導電性高分子薄膜成長を自在にデザインできることを見出したことは予想外の結果であり、詳細なメカニズム解明、応用に関して今後の新しい課題として設定することとした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度の実績を踏まえ、今後は、設定課題（１）泳動を利用した導電性子高分子ファイバーの電解合成、（２）泳動を利用した導電性高分子シリンダー合成について物性評価を行うことで材料特性を見出す。また、新たに設定した高分子薄膜の成長に関して、種々の基板上に薄膜を成長させるなどの検討を行う。今年度に予定していた当初課題である（３）グリーン両極合成についても検討し、ワイヤレス電極の特徴を活かした電解合成、さらにはフロー式セルと組み合わせることで、基質の酸化・還元を連続的に行う両極合成系へと応用する。
|
