Creation of Nanoporous Carbon-Coated Titanium Oxide Nanoparticles by Vapor Polymerization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05108
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Anan National College of Technology
• Principal Investigator: zheng tao 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: カーボン被覆 / チタン酸リチウム / 酸化チタン / リチウムイオン電池 / 色素増感太陽電池 / 光触媒

Outline of Final Research Achievements

In order to improve the electrical conductivity of TiO2 and Li4Ti5O12, the anode materials for lithium-ion batteries, nanostructuring of the materials and their compositing with carbon materials were investigated. A vapor polymerization method using furfuryl alcohol was used to coat a porous carbon layer around the nanoparticles. The amount of carbon coating was controlled by the polymerization catalyst and polymerization time. The carbon coating was found to improve the electrical conductivity of the material. The carbon coating also suppressed the phase transition of TiO2 at high temperatures and stabilized the crystal structure. The carbon-coated TiO2 showed both adsorption by carbon and photocatalytic effect by TiO2, and the hybridization of adsorption and catalytic activity was successfully achieved.

Free Research Field

機能性無機材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の創造性は、材料の結晶性、粒子径、カーボン被覆層の厚み、細孔径、開孔率が、電池性能にどのようにそれぞれが影響するかを総合して評価し、支配因子と相互作用を明らかにし、構造を最適化にすることである。本研究の成果は様々なカーボン複合材料の合成と構造制御に応用することができ、擬似容量キャパシタ電極用のRuO2やMnO2とカーボンの複合材料、金属ナノ粒子担持カーボン複合体の触媒など、新たな機能性カーボン複合材料の開発への波及効果も期待できる。この材料開発が高エネルギー密度・高出力をもつ全固体リチウムイオン電池や次世代キャパシタの発展に大いに貢献できると考えられる。