| 研究課題/領域番号 |
19K05184
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 横浜国立大学 |
|---|
研究代表者 |
稲垣 怜史 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90367037)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 規則性メソポーラスカーボン / 電気二重層キャパシタ / 金属触媒 / グラファイト化 / エッジ面 / 水蒸気吸着等温線 / イオン液体 / Co触媒 / 含窒素官能基 / グラファイトドメイン / 配向制御 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，EDLC，とりわけイオン液体を電解液とする系の蓄電容量向上を実現する多孔質炭素材料の調製に取り組む。高容量を発現するには，多孔質炭素体に微小なグラファイト構造を含むことに加えて，そのエッジ面が細孔壁に露出することが鍵となる。そこで金属触媒を活用することで炭素多孔体の細孔壁を非晶質カーボンからグラファイトへ転換する。また，グラファイトドメインのエッジ面の官能基の分布を金属触媒作用によって制御する。さらに調製した多孔質炭素体のミクロ孔・メソ孔表面への水の吸着熱の変化を詳細に調べることによって，露出したエッジ面の官能基の分布を解析する手法を確立する。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，電気二重層キャパシタ（EDLC），とりわけイオン液体を電解液とする系の蓄電容量向上を実現する多孔質炭素材料の調製に取り組んできた。本研究で注目している規則性メソポーラスカーボンでは，ミクロ孔よりも広いメソ孔に電解液が浸透するので高速な充放電を達成しうることを明らかにした。また金属触媒を効果的に活用することでpartial graphitizationを実現し，調製した炭素電極で非常に高いEDLC充放電容量を得ることができた。また学術的な進展として水蒸気吸着等温線から求まる吸着熱測定により，グラファイトドメインのエッジ面の親疎水性を評価する手法を確立することができた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多孔質炭素材料は，燃料電池，リチウムイオン二次電池，電気二重層キャパシタ（EDLC）などの発電・蓄電デバイスの電極として欠かせない基盤材料である。これらの発電・蓄電デバイスを活用したクリーンエネルギーの利用を高めていくには，高容量に発電・蓄電するための多孔質炭素電極の開発が求められる。本研究では金属触媒を用いることで多孔質炭素体のpartial graphitizationを進めることでEDLC充放電容量を飛躍的に向上しうることを見出した。すなわち学術面の発展のみならず，基盤材料の本質的な改善方法も提案するものである。
|
