2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel capacitor electrode from a view point of electric structure of single-walled carbon nanotubes
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17K14543
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石井 陽祐 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80752914)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 電気二重層キャパシタ / 電荷移動 / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年合成した分子内包カーボンナノチューブを電極とした電気二重層キャパシタ（EDLC）を構築し、電気化学特性の評価を行った。分子を内包していない単層カーボンナノチューブ電極では、カーボンナノチューブのバンドギャップより内側の電位領域（禁制帯）でキャパシタ容量が小さくなることが問題であったが、本研究で作製した「7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン（TCNQ）」を内包した単層カーボンナノチューブは、この禁制帯領域でもキャパシタ容量の低下が起こらなくなることが明らかとなった。TCNQの内包によって、カーボンナノチューブの禁制帯内部に新たなエネルギー準位が構築されたことが原因だと考えられる。
中空のカーボンナノチューブの場合、電気二重層形成が起こる場として「カーボンナノチューブの内側」と「カーボンナノチューブの外側」の2カ所がある。TCNQなどの分子を内包したカーボンナノチューブでは、「カーボンナノチューブの内側」が使用できなくなるため、直感的にはEDLC電極としては不利である（重量当たりの静電容量が減少する）と思われる。しかしながら上記のTCNQ内包カーボンナノチューブの静電容量（重量あたり）は、中空のカーボンナノチューブとほぼ同程度の値を示した。キャパシタ電極の静電容量は、電極の表面積に単純に比例するだけでないことを示す興味深いデータである。
また、ヨウ素を内包した単層カーボンナノチューブのキャパシタ特性についての評価も行った。ヨウ素内包カーボンナノチューブでは、充放電時にカーボンナノチューブに内包されたヨウ素のレドックス反応が起こり、疑似キャパシタとして機能することを明らかにした。
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