| 研究概要 |
本研究では、プラズマ重合を用いて、センサー、電気化学表示素子、ゼロギャップ電解槽、自動車用燃料電池等の電解質としてその発展が期待されているペルフルオロスルホン酸系のイオン交換性薄膜を作製する方法の開発を目指して、質量分析装置を用いて反応中の活性種をその場分析し、反応活性種と形成される膜の構造との関係を明らかにする。これによりスルホン酸基をプラズマ重合体に有効に導入する条件を見いだし、架橋構造を有するペルフルオロスルホン酸系カチオン交換性薄膜の開発を行うことを目的としている。
本年度は、プラズマ重合装置に四重極質量分析計を直結した装置を用いて、ベンゼンスルホニルフルオライド(BSF)、ベンゼンスルホニルクロライド(BSC)をプラズマ重合し、プラズマ中の活性種を解析した。BSCを原料として用いた膜はイオン交換能を示さなかったが、BSFを原料とした場合にはカチオン交換性の薄膜が得られた。質量分析計でプラズマ中の活性種を調べた結果、BSCではスルホニルクロライド基が分解しやすく、一方、BSFではスルホニルフルオライド基がプラズマ中で安定であることが示された。作製した薄膜のESCA,FT-IRによる解析結果からもこの結果が裏付けられた。そのため、BSFを用いた場合にはイオン交換性薄膜が得られたものと考えられる。以上の結果は、フラズマ重合体にイオン交換機を導入するためには、プラズマ中における原料のイオン交換基の安定性が高にモノマーを用いる必要があることを示しており、本研究の方法が安定性の高いモノマーを探索する方法として優れた方法であることがわかった。
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