蒸気重合法によるナノポーラスカーボン被覆チタン酸化物ナノ粒子の創製

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1. テトロヒドロフランとチタンテトライソプロポキシドを原料として、粒子径が20 nm以下の異なる結晶構造をもつTiO2ナノ粒子を作製した。このTiO2ナノ粒子を電極に用いた色素増感太陽電池のI-V特性を評価した結果、変換効率が8.4 %となり、市販のTiO2（P25）の2.5 %より高かった。これはTiO2の小さい粒子径や高分散性に由来するのではないかと考えられる。2. 溶液重合法および蒸気重合法を用い、フルフリルアルコールを重合・炭化させるによって、ナノポーラスカーボンを被覆したTiO2を作製した。カーボン被覆により、TiO2の高温においてのアナターゼ相からルチル相への相転移が抑制され、結晶構造の安定化が確認された。また、重合時間によるカーボン被覆量の制御が可能であることが分かった。光触媒性能評価より、カーボン被覆TiO2はカーボンによる吸着とTiO2による光触媒の効果を両方確認でき、吸着と触媒作用のハイブリット化が成功した。3. リチウムイオン電池の負極材料として期待されいているLi4Ti5O12の電気伝導性を向上させるため、材料のナノ構造化、およびカーボン材料との複合化が有効であると考えられる。本研究では、前述のTiO2とLiOHを反応させ、粒子径が10～30 nm、比表面積の高いLi4Ti5O12ナノ粒子を作製した。さらにフルフリルアルコールを炭素源として、前述の蒸気重合法を用い、カーボン被覆Li4Ti5O12を作製した。重合触媒と重合時間によるカーボン被覆量の制御ができたが、Li4Ti5O12にTiO2の結晶構造が見られ、今後このTiO2の形成メカニズムや電池性能への影響について検討する。