2007 Fiscal Year Annual Research Report
バクテリアが作るナノ・バイオ酸化鉄のキャラクタリゼーションとLiイオン充放電挙動
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19360300
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
高田 潤 Okayama University, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60093259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 達生 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (10222259)
中西 真 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (10284085)
菅野 了次 東京工業大学, 総合理工学研究科, 教授 (90135426)
草野 圭弘 倉敷芸術科学大学, 芸術学部, 准教授 (40279039)
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| Keywords | 酸化鉄 / 鉄酸化細菌 / 常温合成 / ナノ微粒子 / マイクロチューブ / 非晶質構造 / Liイオン二次電池 / 正極材 |
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| Research Abstract |
鉄酸化細菌(バクテリア)Leptothrix ochraceaが常温で作るナノ・バイオ酸化鉄サンプルを、鉄バクテリア浄水法を採用している浄水場から採取し、これを出発原料として各種実験を行った。平成19年度(初年度)の主な研究成果を以下に示す。
○バイオ酸化鉄サンプルの高純度化法を確立した:浄水場から採取サンプルを適切な回転数で遠心分離後、濾過することによってバイオ酸化鉄がほぼ100%の高純度サンプルを得ることを見出した。
○バイオ酸化鉄の微細構造を明らかにした:(1)高分解能TEM観察より、L.ochraceaが作る酸化鉄パイプは、直径約30nmの非晶質酸化鉄ナノ微粒子から構成されており、約20nmの微細ポアも存在する。(2)このナノ微粒子酸化鉄は、非晶質構造を有し、Fe:Si:P=75:15:5の均一組成を有する。
○バイオ酸化鉄の化学状態を明らかにした:(1)メスバウアー測定から、バイオ酸化鉄の鉄はFe3+である、(2)EXAFSとXRD実験より、バイオ酸化鉄は、第二近接原子から秩序性が乱れる非晶質構造である、(3)人工合成の21-ferrihydriteよりもさらに非晶質性は高い。
○バイオ酸化鉄はLiイオン二次電池の正極材として利用することができ、優れた充放電特性を示すことを世界で初めて見出した:(1)2段階の充放電曲線を示す、(2)この2つの段階は、鉄の価数変化によると推測する。(3)初期充電容量は約560mAh/gを示す。(4)充放電回数の増加につれ、この充電容量は減少し、サイクル特性は必ずしも良いとは言えない。
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Characteristics of hollow microtubes consisting of amorphous iron oxide nanoparticles produced by iron oxidinzing bacteria, Leptothrix ochraces2007
Author(s)
H.Hashimoto, S.Tokoyama, H.Asauka, T.Kusano, Y.Ikeda, M.Seno, J.Takada, T.Fujii, M.Nakanishi, R.Murakami
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Journal Title
J.Magnetism and Magnetic Materials 310
Pages: 2405-2407
Peer Reviewed
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