1996 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
07044150
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
米山 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (80029082)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MARTIN Charl コロラド州立大学, 化学科, 教授
鳥本 司 大阪大学, 工学部, 助手 (60271029)
西澤 松彦 大阪大学, 工学部, 助手 (20273592)
桑畑 進 大阪大学, 工学部, 助教授 (40186565)
|
|---|
| Keywords | 導電性高分子 / ポリピロール / ポリアニリン / リチウム二次電池 / バイオセンサ |
|---|
| Research Abstract |
日米両グループで当初の目的に見合った成果を得ることが出来た。E-mailやファックスによる頻繁な討論、およびコロラド州立大学における共同実験等を通じ、型取り法による超精密構造体の調製が、これまで行ってきた導電性高分子の形態制御のみならず金属酸化物などの無機材料にも適用可能であることが見出された。さらに、超精密構造に由来する新規機構を、高性能電池や新規バイオセンサという工学的・実用的レベルで実証することに成功した。これらの結果は幾つかの論文にまとめられ、国際学術雑誌への掲載が受理された。以下に研究結果の典型的一例を概説する。
孔経200ナノメートルの細孔が、1平方センチメートルあたり20x10^<10>個の割合で均一に貫通している60マイクロメートル厚の酸化アルミニウム膜を鋳型に用い、その孔内に、酸化リチウムマンガン化合物(LiMn_2O_4)を析出させ、ナノチューブ構造体を得た。鋳型である酸化アルミニウムはアルカリ水溶液によって溶解除去できた。こうして調製されたLiMn_2O_4ナノチューブは、外径が200ナノメートル、内径が50ナノメートルであった。さらに、ピロールの酸性水溶液をこのLiMn_2O_4ナノチューブ集合体に滴下すると、LiMn_2O_4ナノチューブの内・外表面がポリピロールによって被覆された。以上の方法で調製したLiMn_2O_4ナノチューブ/ポリピロール複合体を、リチウム二次電池の正極として特性評価した結果、充放電特性およびサイクル特性について通常の電極よりも優れた特性(電池容量)を有することが明らかとなった。特に出力電流値を高く設定した場合にこの優位性が顕著であった。これらの特性が、LiMn_2O_4の超微細構造およびポリピロールとの複合化によって発現したものであることを、系統的な比較実験から明らかにした。
電池材料開発における材料の超微細構造化および導電性高分子との複合化の有効性を、ポリアニリンとV_2O_5、ポリチオフェンと黒鉛の組み合わせにおいても実証した。また、導電性高分子ナノチューブの調製、およびそのチューブ内への生体酵素の高密度充填の手法を開発し、高感度バイオセンサへと応用することに成功した。
以上の研究成果により、導電性高分子と他材料との複合化による新規機能の発現と、型取り方に基づく超微細構造制御による機能向上が示された。
|
Research Products
(4 results)
-
[Publications] Q.Xie: "EQCM Studies on Polypyrrole in Aqueous Solutions" Journal of Electroanalytical Chemistry. (印刷中). (1997)
-
[Publications] M.Ohtani: "Voltammetric Response Accompanied by Inclusion of Ion Pairs and Triple Ion Formation of Electrodes Coated with an Electroactive Monolayer Film" Analytical Chemistry. 69(印刷中). (1997)
-
[Publications] M.Nishizawa: "Template Synthesis of Polypyrrole-Coated Spinel LiMn_2O_4 Nanotubules and Their Properties as Cathode Active Materials for Lithium Batteries" Journal of The Electrochemical Society. 144(印刷中). (1997)
-
[Publications] V.M.Cepak: "Chemical Strategies for Template Synthesis of Composite Micro and Nanostructures" Chemistry of Materials. 9(印刷中). (1997)
