カーボンナノチューブ内で実現する疑似高圧力下電気化学反応

• 研究課題/領域番号: 26410238
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 川崎 晋司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40241294)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / 二次電池 / キャパシタ / 透明導電膜 / 電気化学反応 / 電気化学 / 高圧力

研究成果の概要

単層カーボンナノチューブ（SWCNT）は他の炭素材料にみられない中空構造を有し、そこにさまざまな分子を内包できる。このSWCNT内包系はこれまでもっぱら学術的興味で研究が行われてきたが、工学的見地から内包分子を選択することで新しい機能性材料として展開できる可能性を評価した。次世代二次電池・キャパシタ電極材料、透明導電膜材料としてSWCNT内包系が優れた性能を有することを明らかにした。内包分子としてキノン類など有機分子、リンや硫黄などの無機分子を導入した。ナトリウムイオン電池やLi硫黄電池電極特性に優れた材料を開発した。ヨウ素を内包したSWCNTは透明導電膜への応用が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] カーボンナノチューブの内部空間を活用した高性能蓄電デバイスの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石井陽祐, 川崎晋司
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 巻: 62 ページ: 6-12
• [雑誌論文] Low-Temperature Phase Transformation Accompanied With Charge-Transfer Reaction of Polyiodide Ions Encapsulated in Single-Walled Carbon Nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, Y. Ishii, N. Kato, C. Li, S. Kawasaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 120 号: 36 ページ: 20454-20461
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b07819
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical lithium-ion storage properties of quinone molecules encapsulated in single-walled carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ishii, Kosuke Tashiro, Kento Hosoe, Ayar Al-zubaidi, and Shinji Kawasaki
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 15 ページ: 10411-10418
  • DOI: 10.1039/c6cp01103a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Alkali metal ion storage properties of sulphur and phosphorous molecules encapsulated in nanometer size carbon cylindrical pores (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Ishii, Yuki Sakamoto, Hayong Song, Kosuke Tashiro, Yoshiki Nishiwaki, Ayar Al-zubaidi and Shinji Kawasaki
  • 雑誌名: AIP Adv. 巻: 6 号: 3 ページ: 035112-035112
  • DOI: 10.1063/1.4944580
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New type of pseudo-capacitor using redox reaction of electrolyte in single-walled carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshimitsu Taniguchi, Yosuke Ishii, Ayar Al-zubaidi, and Shinji Kawasaki
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ヨウ素を内包した単層カーボンナノチューブの透明導電膜 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川崎晋司、Song Hayong、谷口慶充、石井陽祐
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 3 ページ: 54-59
• [学会発表] ナノカーボン電極を利用した電解液レドックスキャパシタ (2016)
  • 著者名/発表者名: Utkarsh Prakash, 谷口慶充, 吉田征弘, 石井陽祐, 川崎晋司
  • 学会等名: 第47回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] アルカリ金属イオンと単層カーボンナノチューブに内包されたヨウ素との電気化学反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤尚, 吉田征弘, 阪本悠紀, 石井陽祐, 川崎晋司
  • 学会等名: 第47回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] 機能性分子内包カーボンナノチューブの物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎晋司
  • 学会等名: 第119回黒鉛化合物研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] Alkali metal ion storage properties of single-walled carbon nanotube encapsulation systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakamoto, C. Li, Y. Ishii, S. Kawasaki
  • 学会等名: PRiME2016
  • 発表場所: ハワイ
  • 年月日: 2016-10-02
• [学会発表] Structural and electrode properties of iodine molecules encapsulated in single-walled carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, N. Kato, Y. Ishii, S. Kawasaki
  • 学会等名: PRiME2016
  • 発表場所: ハワイ
  • 年月日: 2016-10-02
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブ内包系の電池電極への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎晋司, 石井陽祐
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] Functional molecules encapasulated in single-walled carbon nanotubes for post Li ion batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kawasaki
  • 学会等名: ISAMR2016
  • 発表場所: 台湾
  • 年月日: 2016-08-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Encapsulations of functional molecules in single-walled carbon nanotubes for energy storage devices (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kawasaki, Y. Takeuchi, Y. Taniguchi, K. Hosoe, Y. Ishii
  • 学会等名: ICAC2016
  • 発表場所: 大津
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Organic and elemental molecules encapsulated in single-walled carbon nanotubes as Na and Li ion battery electrodes (2015)
  • 著者名/発表者名: S. KAWASAKI, Y. Sakamoto, K. Tashiro, Y. Ishii
  • 学会等名: Pacifichem
  • 発表場所: ハワイ
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] カーボンナノチューブに内包させた機能性分子の二次電池電極性能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川崎 晋司、宋 河容、田代 広祐、阪本 悠紀
  • 学会等名: 第41回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-10
• [学会発表] 機能性分子内包カーボンナノチューブの合成と電池電極特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川崎晋司、阪本悠紀、石井陽祐
  • 学会等名: 2015年東海地区ヤングエレクトロケミスト研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブの細孔内におけるカチオンとアニオンの吸着挙動の差異 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井陽祐，竹内裕，谷口慶充, 吉田征弘, 川崎晋司
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] カーボンナノチューブへの電気化学ヨウ素導入とキャパシタへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口慶充，川崎晋司，石井陽祐，山田真之，吉田征弘
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Na and Li ion storage properties of Phosphorus molecules inserted in SWCNT hollow cores (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kawasaki, Hayong Song, Yuki Sakamoto, Yosuke Ishii
  • 学会等名: Carbon2015
  • 発表場所: ドイツ・ドレスデン
  • 年月日: 2015-07-12
  • 国際学会
• [学会発表] 機能性分子の単層カーボンナノチューブへの内包及びその電気化学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田代広祐、細江健斗、川崎晋司
  • 学会等名: 第45回中連秋季大会
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-11-30
• [図書] カーボンナノチューブ・グラフェンの応用研究最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎晋司
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: エヌティーエス
• [備考]
  • URL: http://kawasaki.web.nitech.ac.jp/jp/
• [産業財産権] アルカリハライド内包カーボンナノチューブ、全固体電池 (2017)
  • 発明者名: 石井陽祐、川崎晋司
  • 権利者名: 石井陽祐、川崎晋司
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-03-30
• [産業財産権] 多価イオン電池電極 (2015)
  • 発明者名: 石井陽祐, 川崎晋司
  • 権利者名: 石井陽祐, 川崎晋司
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-088389
  • 出願年月日: 2015-04-23