2007 Fiscal Year Annual Research Report
木質由来原料からの結晶性メソ孔炭素の製造と炭素電極としての利応用
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18580159
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 勉 Kitami Institute of Technology, 工学部, 教授 (20125389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡崎 文保 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10213927)
川村 みどり 北見工業大学, 工学部, 准教授 (70261401)
齋藤 幸恵 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教 (30301120)
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| Keywords | バイオマス / 触媒炭化 / 機能性ナノ炭素 / 導電性フィラー / メソ孔 / 電気二重層キャパシタ |
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| Research Abstract |
木材以外の原料、即ちリグニンから900℃ニッケル触媒炭化によって結晶性メソ孔炭素(二元機能ナノ炭素)が製造できることを明らかにし、さちに実用製品化を想定して粉砕-酸洗浄という後処理が炭素の性状に及ぼす影響を調査した。その結果、湿式粉砕した後穏和な希酸処理(低濃度、室温)を行うとニッケルの除去(回収)率は90%以上となり、メソ孔選択性はやや低下するものの結晶性が増大してメソ孔表面積、体積が増加することが分かった。このことから、導電性フィラーや高分子吸着剤として利応用する場合たは適正条件の粉砕-酸洗浄を後処理として組み込むことが製品性能上有利であることが明らかにされた。
また、木材の850℃鉄触媒炭化では900℃のニッケル触媒炭化より高導電性でメソ孔が発達した炭素が得られることが分かった。このことは前者が二元機能炭素の製造法として後者に優ることを意味している。鉄炭は炭素の結晶性の点ではニッケル炭に及ばないが、導電特性が優る理由は構成するナノ炭素粒子サイズが小さいため(鉄炭は30-40nm、ニッケル炭は約50nm)と推論した。さらに、この鉄炭の電気二重層キャパシタ(EDLC)性能を調べた。水蒸気賦活はほとんど効果がなかったが、KOH賦活はかなり性能を向上させ、特に高電流の充放電特性は優れていた。しかし、KOH賦活でもミクロポアの発達がまだ小さく、BET表面積が1000m^2/g以下であるために実用レベル(二極セルでは30-40F/g)には達しなかった。
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