2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of High-performance Metal-air Secondary Battery using Functionalized Nano-carbon
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17K07034
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
湯浅 雅賀 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (50404075)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属空気電池 / ナノカーボン / 酸素還元反応 / 酸素発生反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに研究代表者は、金属空気二次電池用空気極材料としてグラフェンが、アノード酸化に対する優れた耐性を有する有望な材料であることを見出している。しかし、研究代表者がグラフェンの合成法として選択した化学剥離法では、カーボン代替材料として用いるに十分な酸素還元・酸素発生活性を有するグラフェンは得られなかった。そこで本研究では、グラフェンの合成方法としてメカノケミカル法を検討した。
一昨年度は、メカノケミカル反応によりグラフェンを得るための条件を見出し、さらにメカノケミカル法によるグラフェンが、化学剥離法によるものよりも高い酸素還元・酸素発生反応活性を示すことを見出した。昨年度は、メカノケミカル反応によりグラフェンへ窒素・硫黄ドープが可能であること、そして窒素および硫黄ドープにより酸素発生活性が向上することを見出した。
本年度は、メカノケミカル反応により合成したグラフェンの活性向上へのアプローチとして、触媒の担持を検討した。触媒としては、これまでに研究代表者によって白金ナノ粒子に匹敵する高い酸素還元活性を有することが見いだされているLaMnO3ナノ粒子を用いた。逆ミセル法によりLaMnO3ナノ粒子-グラフェン複合体を合成し、その活性を測定した結果、LaMnO3担持によりグラフェンの酸素還元活性が向上することを見出した。しかし、酸素発生活性は低下しており、触媒担持で酸素還元・酸素発生活性両方を向上させるためには、酸素還元・酸素発生の二元機能を有する触媒が必要があることが課題として見いだされた。
さらに、メカノケミカル反応により得られるグラフェンの空気電池以外の応用として、グルコース酸化活性を調べた結果、メカノケミカル反応で得られるグラフェンはグルコース酸化活性を有しており、金属空気電池以外にもグルコース燃料電池やグルコースセンサの材料として適用可能であることを見出した。
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