• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

導電性ナノダイヤモンド粒子の作製・機能化と水系電気二重層キャパシタへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K05064
研究機関東京理科大学

研究代表者

近藤 剛史  東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (00385535)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードダイヤモンド / 電気化学キャパシタ / ナノダイヤモンド / 表面修飾
研究実績の概要

本研究では、高エネルギー密度かつ高出力密度を示す水系電気二重層キャパシタ(EDLC)の開発を目的として、導電性ボロンドープナノダイヤモンド(BDND)の作製および表面修飾技術の開発を行った。まず、BDND作製プロセスの最適化を検討し、高比表面積(650 m2/g)および高導電率(0.01 S/cm以上)のBDNDが再現よく得られる条件を見出すことができた。次に、最適化したBDNDを用いた水系EDLCデバイスの作製を実施した。チタン箔を集電体とし、1 M H2SO4を電解液としたパウチセルを作製して評価したところ、1.8 Vの大きなセル電圧を印加可能であることが確かめられた。また、電解液を高濃度NaClO4水溶液とした場合、2.8 Vのセル電圧を印加可能であった。そこで、電極材料をBDND、電解液を高濃度NaClO4水溶液とする水系EDLCに着目し、電極塗工プロセスおよびNaClO4濃度の最適化を検討した。BDND/バインダー比の検討および塗布量の検討を経て、容量が大きく、かつ十分な安定性を示す電極の塗工条件を見出すことができた。また、NaClO4濃度を検討したところ、8 Mとすることで高エネルギー密度(10 Wh/kg)かつ高出力密度(10000 W/kg-1)の水系EDLCデバイスを作製できることがわかった。また、高容量化を目的としたBDNDの表面修飾技術についても検討を行った。電子線グラフト重合法によりBDND表面にポリ(メタクリル酸グリシジル)修飾を行い、さらに2-アミノアントラキノン(AAQ)と反応させることにより、AAQ-BDNDを得た。BDND上のAAQは酸化還元活性であることが確認され、BDNDの高容量化に有効であることが示された。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Recent electroanalytical applications of boron-doped diamond electrodes2022

    • 著者名/発表者名
      Kondo Takeshi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Electrochemistry

      巻: 32 ページ: 100891~100891

    • DOI

      10.1016/j.coelec.2021.100891

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高性能電気2重層キャパシタへの応用を目指した導電性ナノダイヤモンドの開発2021

    • 著者名/発表者名
      近藤 剛史
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 90 ページ: 31~34

    • DOI

      10.11470/oubutsu.90.1_31

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 導電性ダイヤモンドパウダー/ナノ粒子の電気化学応用2021

    • 著者名/発表者名
      近藤剛史
    • 雑誌名

      鉱山

      巻: 74 ページ: 4-16

  • [学会発表] Application of boron-doped diamond powder to electrolytic water treatment2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kondo, Haruka Nakajima, Shunsuke Nakamura, Eiichi Kaneda, Toshifumi Tojo, Makoto Yuasa
    • 学会等名
      31st International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical Applications of Conductive Diamond Powder/Nanoparticles2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kondo
    • 学会等名
      International Conference on Materials Science and Engineering (Materials Oceania 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド電極2021

    • 著者名/発表者名
      近藤剛史
    • 学会等名
      第2回 ダイヤモンド・DLC関連若手研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of all-solid-state flexible supercapacitors using conductive nanodiamond particle2021

    • 著者名/発表者名
      Hirohisa Tanaka, Takeshi Kondo, Toshifumi Tojo, Makoto Yuasa
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Conductive diamond powders/nanoparticles for functional electrode material2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kondo
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Diamond Electrodes: Fundamentals and Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Einaga (Ed.)
    • 総ページ数
      248
    • 出版者
      Springer Singapore

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi