2023 Fiscal Year Annual Research Report
蒸気重合法によるナノポーラスカーボン被覆チタン酸化物ナノ粒子の創製
| Project/Area Number |
20K05108
|
|---|
| Research Institution | Anan National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
鄭 涛 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 准教授 (50737228)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西山 憲和 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (10283730)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 色素増感太陽電池 / リチウムイオン電池 / 電気二重層キャパシタ / 酸化チタン / カーボン被覆 / チタン酸リチウム / 活性炭 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ゾルゲる法を用い、10 nm以下のアナターゼ型TiO2ナノ粒子を作製した。このTiO2を電極に用いた色素増感太陽電池のI-V特性を評価した結果、変換効率が8.4 %となり、市販のTiO2（P25）より高かった。これはTiO2の小さい粒子径や高分散性および高い色素吸着性に由来すると考えられる。
フルフリルアルコールを用いた蒸気重合法を用い、ナノポーラスカーボン被覆TiO2を作製した。カーボン被覆により、TiO2の高温においてのアナターゼ相からルチル相への相転移が抑制され、結晶構造の安定化が確認された。また、重合時間によるカーボン被覆量の制御が可能であることが分かった。光触媒性能評価より、カーボン被覆TiO2はカーボンによる吸着とTiO2による光触媒の効果を両方確認でき、吸着と触媒作用のハイブリット化が成功した。
リチウムイオン電池の負極材料であるLi4Ti5O12の電気伝導性を向上させるため、材料のナノ構造化、およびカーボン材料との複合化について検討を行った。TiO2とLiOHを反応させ、粒子径が10～30 nm、比表面積の高いLi4Ti5O12ナノ粒子を作製した。さらに前述の蒸気重合法を用い、カーボン被覆 Li4Ti5O12を作製した。重合触媒と重合時間によるカーボン被覆量の制御ができた。
竹粉を原料として、KMnO4賦活によるミクロ孔およびメソ孔を形成させ、電気二重
層キャパシタ電極用ナノポーラスカーボンを作製した。作製した試料が高い比表面積・細孔容積およびミクローメソ細孔構造をもっている。また、KOHおよびKMnO4を複合賦活剤として用い、より比表面積の高い活性炭を作製した。試料の電気特性を評価した結果、高い静電容量が得られ、これはカーボンの細孔構造および表面官能基と電気液との親和性に由来すると考えられる。
|
