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ポーラス炭素の精密構造制御と高効率エネルギー貯蔵の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16F16384
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 エネルギー学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

徐 強  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 首席研究員 (50357232)

研究分担者 WANG HAILONG  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-10-07 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード炭素 / エネルギー貯蔵
研究実績の概要

本研究では、共有結合性有機構造体(Covalent-Organic Framework, COF)を鋳型・前駆体として用いて炭素化処理を行うことにより、細孔構造を精密制御したポーラス炭素材料を合成し、キャパシタ等における貯蔵と輸送の能力の大幅な向上を目的とする。溶媒熱反応を利用して、共有結合性有機構造体(COF)を合成し、シリカ前駆体((3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES))をCOFの細孔に導入した。水蒸気などの雰囲気下でシリカ前駆体を加水分解させ、COF@SiO2複合体を合成した。合成されたポーラス共有結合性有機構造体COFやそのシリカとの複合体をアルゴン雰囲気下で、高温処理し、炭素化させ、生成物をHFで洗浄した。炭化処理の温度などの条件により、異なる細孔構造を有するポーラス炭素材料(CA-T,Tは焼成温度)を合成した。700-1000℃の温度では、共有結合性有機構造体COFとシリカとの複合体の炭化処理によって得られた炭素材料は高い比表面積を示した。合成されたポーラス炭素を電気二重層キャパシタの電極材料として用いて、硫酸水溶液において充放電特性評価を行った。共有結合性有機構造体・シリカ複合体前駆体の合成条件や、炭化処理条件などが、生成されるポーラス炭素材料の構造及び電気二重層キャパシタの電極材料としての特性に与える影響について詳細に検討した。これらの材料の中で、800℃での焼成で得られたCA-800炭素材料は電気二重層キャパシタの電極材料として最も高い性能を示すことを見出した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件)

  • [国際共同研究] Peking University(China)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Metal-Organic Frameworks for Energy Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Hailong Wang, Qi-Long Zhu, Ruqiang Zou, Qiang Xu
    • 雑誌名

      Chem

      巻: 2 号: 1 ページ: 52-80

    • DOI

      10.1016/j.chempr.2016.12.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Metal-Organic Frameworks and Their Composites: Synthesis and Electrochemical Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Yi Fei-Yan、Zhang Rui、Wang Hailong、Chen Li-Feng、Han Lei、Jiang Hai-Long、Xu Qiang
    • 雑誌名

      Small Methods

      巻: 1 号: 11 ページ: 1700187-1700187

    • DOI

      10.1002/smtd.201700187

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著

URL: 

公開日: 2016-10-11   更新日: 2024-03-26  

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