2001 Fiscal Year Annual Research Report
一次元炭素同素体カルビン状構造を起源とする多孔性炭素の調製と電気二重層容量
| Project/Area Number |
13750770
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
|
| Research Institution | Gunma University |
|---|
Principal Investigator |
白石 壮志 群馬大学, 工学部, 助手 (40292627)
|
|---|
| Keywords | ポリテトラフルオロエチレン / カルビン / 多孔性炭素 / 電気二重層容量 / 細孔径分布 / メソ孔 |
|---|
| Research Abstract |
1.はじめに
現在、電気二重層キャパシタ用電極材料には活性炭が用いられているが、細孔径分布と二重層容量との関係は必ずしも明らかになっていない。一方、研究代表者はこれまでに、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の脱フッ素化反応によって生成するカルビン状構造から、高い比表面積(〜1000m^2g^<-1>)を持つメソポーラスカーボンが調製できることを明らかにした。本年度は、上記のPTFE系メソポーラスカーボンの細孔構造と非水電解液中での二重層容量特性の相関について明らかにした。
2.実験手法
リチウムナフタレニドを用いてPTFEの脱フッ素化(炭素化)を行った。その後、700℃での熱処理によって含酸素表面官能基を除去した。さらに副生成物のLiFを希塩酸によって除去し、試料を多孔質化した。これ以降、得られた試料をPCPTFEと呼ぶ。細孔構造は、77Kでの窒素吸脱着測定によって行った。二重層容量は、0.5Mのアルキル四級アンモニウム系支持塩を含むプロピレンカーボネート中で定電流法により求めた。四級アンモニウム塩には、(C_2H_5)_4NBF_4、(C_2H_5)_4NCF_3SO_3、(C_6H_<13>)_4NBF_4塩の3種類を用いた。
3.結果と考察
細孔構造解析の結果、PCPTFEは、比較試料である活性炭素繊維(ACF)に比べて比表面積が若干小さいが、平均ミクロ孔幅は大きく、またメソ孔が高度に発達した特徴的な多孔質炭素であることが分かった。
PCPTFEとACFの二重層容量特性を評価した結果、PCPTFEのレート特性はACFと比較して非常に良いことが分かった。特に、PCPTFEの優れたレート特性は、イオン径の嵩高い(C_6H_<13>)_4NBF_4塩の場合、さらに顕著になった。これは、PCPTFEには多量のメソ孔が存在し、かつミクロ孔径もACFと比べて大きいので、細孔内のイオンの移動がスムーズに行われたためと考えられる。
|
