表面官能基を付与した膨張化炭素繊維を用いた環境配慮型蓄電素子の開発

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○目的電気分解による炭素繊維層間化合物の合成と,その急速加熱処理により得られる膨張化炭素繊維(ExCFs)は,比表面積が500m^2・g^<-1>未満と小さいにもかかわらず,ExCFsがメソ孔を多く有することによってEDLC容量は,硫酸電解質中で110〜160F・g^<-1>と高い値を示し,また表面に残存する酸性官能基がEDLC容量に影響を与えていることを報告してきた.本研究では,比表面積が400m^2・g^<-1>でメソ孔を主に有するExCFs表面に官能基を修飾し,それを電極として用いた場合の電気化学特性について検討した.○方法ExCFsは,炭素繊維を作用極とし,電解液に濃HNO_3を用い,定電流で1.2×10^4C・g^<-1>に達するまで電気化学処理を行い,洗浄,風乾した後,1000℃で5秒間加熱することにより得た.得られたExCFsをテフロン治具と白金板を用いて作用極に固定し,電解液に濃HNO_3を用い,0.5Aの定電流で0.2〜7.2×10^4C・g^<-1>印加した.官能基を付与したExCFsを電極とし,1M H_2SO_4電解質を用いた三極セルにより充放電測定を行った.○結果ミクロ孔は,酸化処理前のExCFsでほとんど認められなかったが,チャージ量0.6×10^4C・g^<-1>まで印加した場合,全表面積に占めるミクロ孔の割合は,0.42に達し,全表面積は,酸化処理に伴い減少が認められた.カルボキシル基量は,酸化処理の初期に大きく増加し,その後4.8×10^4C・g^<-1>に達するまで徐々に増加した.単位面積当たりのカルボキシル基量に対する単位面積当たりのEDLC容量は,官能基の増加に伴って増加していることが認められた.この増加傾向から算出したカルボキシル基の持つEDLC容量は,ファラデー定数を電位差0.8Vで除した値と同等の0.12F/μmolを示したことから,カルボキシル基1分子が1電子を貯めていると推察された.