| 研究概要 |
本研究では、ナノ細孔界面・空間におけるイオン移動ダイナミクスを明らかにして、高速移動のための細孔構造の設計・制御を行うとともに、イオンと電子が共に効率よくアクセスできる理想電極材料を創製し、高速充放電電極材料としての高機能化を目指すものである。今年度は,ナノ多孔カーボンの合成、その電気二重層容量(EDLC)評価と細孔構造との関連性解明について研究を行った。
フェノールコポリマーとシロキサン部位を有する有機-無機複合前駆体を酸、塩基触媒を用いてゲル化し、これを熱処理してカーボン化した後に生成しているシリカを除去し、ミクロ多孔カーボンを得た。シロキサン部分の重合様式の違いにより、酸触媒ではスリット状あるいは管状の連続したミクロ細孔構造,塩基触媒では不連続かつ不規則なミクロ細孔構造が形成できることがわかった。有機電解液中でEDLC特性を評価したところ,酸条件で得た多孔カーボンは塩基条件のものより容量が大きく,しかも単位面積当りの比容量は一般に報告されている値よりも大きな値を示した。また、高速充放電条件においても高容量を維持することがわかった。ミクロ細孔サイズはイオン溶媒和サイズと同程度であるにも係らず高容量であり,細孔の形状や表面化学構造の影響とともに、ミクロ細孔空間における電気二重層構造の特異性が示された。そこで、XAFS測定より水和亜鉛イオンZn(H_2O)_6^<2+>を例にとってプロビレンカーボネート溶媒中の溶媒和構造を調べたところ、特にミクロ多孔カーボンの細孔中では水和亜鉛イオン周りの溶媒が強く拘束されていることが明らかとなり、ミクロ細孔空間の特異性が示唆された。
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