電極材料用規則性メソポーラスカーボンの開発

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多孔性カーボン材料は吸着剤, 触媒担体, ナノデバイスなどの用途が開発され, 多機能化, 高性能化の研究が注目されている。その製造技術で特に重要なのが細孔構造を制御する技術である。これまでにゼオライト, メソポーラスシリカなどの無機多孔質材料を鋳型とした無機鋳型法が報告されたが, 脱水, 炭化を繰り返す必要であるため, 工業化するのは困難であると思われる。本研究は界面活性剤を有機鋳型として用いた新規なナノポーラスカーボンを合成し, その電気化学特性を測定した。申請者のこれまでの研究では, 両親媒性トリブロックコポリマー分子(有機鋳型剤)とフェノール樹脂系ポリマー(熱硬化樹脂)の自己集合を利用し, 6-7nm程度の均一な細孔が配列構造を有するメソポーラスカーボンを合成した。本申請研究では, この方法を発展させ, 賦活剤としての水酸化カリウム存在下で有機鋳型剤と熱硬化性樹脂の有機複合体を炭化した。BJH法による細孔径分布の計算結果から, 直径約2nm程度の細孔を有することが確認でき, また, 表面積2000㎡g^<-1>程度で高かった。この細孔径と細孔構造がこれまでのメソポーラスカーボンと異なった。これは水酸化カリウム賦活によりミクロ孔が生成したと考えている。このカーボン材料の細孔に電解質イオンが十分に浸透することが期待できるため, 電気二重層キャパシタ電極としての応用を提案し, その性能を測定した。三電極法を用い, ナノポーラスカーボン粉末のCV曲線とキャパシタンスを測定した。測定は定電流法を用いて行った。電流密度が0.1Ag^<-1>の条件では, 511Fg^<-1>と高い電気容量を示し, 電極材料として有望であることが分かった。しかし, 電流密度を増加させた場合, 静電容量が100Fg^<-1>と低下した。この原因について検討を行いたいと考える。