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グラフェン階層化ハイブリッド材料によるエネルギー変換・貯蔵デバイス

研究課題

研究課題/領域番号 12F02347
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関熊本大学

研究代表者

伊原 博隆  熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (10151648)

研究分担者 NANJUNDAN Ashok Kumar  熊本大学, 自然科学研究科, 外国人特別研究員
NANJUANDAN Ashok  熊本大学, 大学院自然科学研究科, 外国人特別研究員
NANJUANDAN A.  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2014年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードグラフェン / 液中パルスプラズマ / β-アラニン / 酸化グラフェン / 機能性グラフェン / グラファイト / グラフェンナノシート / 金属ナノ粒子 / アミノ酸ポリマー / グラフェンの機能化 / リチウムイオン電池 / 半導体ナノ結晶 / アミノ酸ポリマー・グラフェンハイブリッド材料
研究実績の概要

プロジェクト1:液中パルスプラズマによるグラファイトからグラフェンシートへの直接剥離法~低コストプロセスによるグラフェン作製法の開発~を目指した。具体的には、メラミン水溶液中にグラファイト電極を浸し、パルス電圧を印加することによって液中プラズマを発生させ、グラファイトからの直接剥離を行った。得られたグラフェンは、表面に吸着したメラミンの働きで、水中で数ヶ月以上の安定な分散状態が保てることを確認した。また、元素分析等により、酸化度の低いグラフェンであることが確認された。
プロジェクト2:鉄粒子による酸化グラフェンの新規な還元法の開発~低コストかつ簡便な酸化グラフェンの脱酸素化プロセス~として、強酸水溶液中で鉄粒子を用いた還元反応を実施した。ヒドラジン等の代表的な還元剤と比較して、鉄粒子は安定かつ無害でありながら、還元反応は比較的に低温で進行し、得られたグラフェンは高い還元率を示した。作製されたグラフェンからバインダーフリーで電極を作製し、アルカリ溶液中での電気容量特性を評価した結果、一般的なヒドラジンによる還元型グラフェンよりも高い電気容量が得られた。さらには1000サイクルにも及ぶ電圧掃引に対する耐性や、電気容量の安定性を示すことから、今後の展開において添加剤及びバインダーフリーのスーパー・キャパシタの作製が期待される。
プロジェクト3:~アミノ酸ポリマーによるグラフェンの分散処理~本課題では、アクリル酸β-アラニン(PMBA)を用いてグラフェン表面を修飾し、再凝集の防止と分散性の向上を目指した。具体的には、酸化グラフェンとMBAを混合し、ラジカル重合反応を行い、さらにヒドラジン還元により表面修飾された還元型グラフェンを得た。作製された複合材料を用いて電極を作製し、電気化学的特性の評価を行った結果、高い電気容量と250サイクル以上の安定性を確認した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Iron metal induced deoxygenation of graphite oxide nanosheets-Insights on the capacitive properties of binder-free electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      N. A. Kumar, M. Togami, Y. Oishi, M. Tominaga, M. Takafuji, H. Ihara
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 5 号: 30 ページ: 23367-23373

    • DOI

      10.1039/c4ra15901b

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Amino acid based polymer functionalized graphene nanosheets2014

    • 著者名/発表者名
      Ashok Kumar Nanjundan, Oishi Yudai, Makoto Togami, Masato Tominaga, Makoto Takafuji, Hirotaka Ihara
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Metal-induced Reduction of Graphene Oxide for Efficient Electrochemical Supercapacitors [Poster]2013

    • 著者名/発表者名
      Ashok Kumar Nanjundan
    • 学会等名
      Kyusyu-Seibu/ Pusan-Gycongnam Joint Symposium on High Polmers (16th) and Fiber (14th)
    • 発表場所
      Saga University, Japan
    • 年月日
      2013-11-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Polymer assisted dispersion of graphene nanosheet2013

    • 著者名/発表者名
      Ashok Kumar Nanjundan
    • 学会等名
      SETCOR International Conference on Nanotechnology Dubai 2013
    • 発表場所
      Dubai, United Arab Emirates
    • 年月日
      2013-10-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Recent developments in the functionalization strategies of carbon based nano structures and their role in electrochemical energy storage2013

    • 著者名/発表者名
      Ashok Kumar Nanjundan
    • 学会等名
      第3回Phoenics国際シンポジウム
    • 発表場所
      熊本大学 百周年記念館(熊本県)(招待講演)
    • 年月日
      2013-03-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] グラフェン分散液及びグラフェンの製造方法2014

    • 発明者名
      伊原博隆、Ashok Kumar、オムルザクウル、高藤誠
    • 権利者名
      伊原博隆、Ashok Kumar、オムルザクウル、高藤誠
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-112425
    • 出願年月日
      2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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