| 研究課題/領域番号 |
17K14544
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
松本 一彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30574016)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | フッ素化 / 炭素 / 電極 / エネルギー貯蔵 |
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| 研究実績の概要 |
これまでに、炭素材料をフッ素化することで、高い機能性を発現させられることが知られている。しかし、電気化学的な応用に着目したSF4による炭素材料フッ素化に関する研究例はない。本研究の目的は、含酸素官能基を選択的にフッ素化できる四フッ化硫黄(SF4)を用いて、炭素材料をフッ素化することにより、高機能性を有する炭素材料を合成し、その構造と電気化学的特性を調べることである。反応の種類としては、炭素材料全体をフッ素化するフッ化黒鉛の合成と、炭素材料の表面修飾を目的とした表面フッ素化に大別される。
本年度は、活性炭と酸化黒鉛をSF4でフッ素化し、その構造的変化をX線回折法やX線光電子分光法で調べた。高圧で酸化黒鉛とSF4を反応させることで、反応が進行し、フッ素化が進行することが確認されたが、一方で層間化合物も同時生成することが確認された。この層間化合物については今後その構造を分析する。活性炭のSF4によるフッ素化については、フッ素化反応の条件を強くすることで表面フッ素化が進行することが確認された。また、フッ素化されたものを電極として電気二重層キャパシタ用電極として性能評価を行い、その結果をフッ素化されていものと比較すると、フッ素化によって耐電圧に向上がみられた。
フッ素化試薬について、SF4だけでなく、新たにアニオン誘導体を開発し、その構造的特徴や熱的安定性を調べた。これについては今後炭素材料との反応性を明らかにしていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
各種炭素材料とSF4の反応性を調べるだけでなく、電気化学デバイスへの応用についても検討が進んでおり、おおむね順調に進展しているといえる。また、フッ素化剤についてもSF4だけでなく、より扱いやすいものの開発に着手しており、全体としての研究の進展は当初の予想通りかそれ以上といえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
活性炭についてはSF4との反応条件の最適化がほぼ完了しているため、電気二重層キャパシタ用電極としての性能を評価するための電気化学測定を進めていく。酸化黒鉛については反応条件がまだ最適化されておらず、引き続き反応性を明らかにし、その上で、電気化学的な応用を進める。また、上記の通り新しいフッ素化試薬の開発が進んでいるため、実際に炭素材料との反応性を明らかにすることで、有効な反応試薬の開発を模索する。
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