分子集合組織を利用する樹枝状キャパシタ電極の調製

電気二重層キャパシタは、電極近傍の電気二重層の電位差を利用するキャパシタで、多孔質電極を用いることにより非常に大きな電極面積を実現できることから、超大容量のコンデンサとして電力貯蔵などへの応用が期待されている。比表面積が大きく、導電性の高い電極が必要で、これまでは主に活性炭が用いられてきた。本課題では、イオン性界面活性剤が金属塩の共存下で形成する樹枝状構造のマイクロエマルションを反応場とすることで、樹枝状の微細構造を有する水酸化鉄微粒子を調製できるという我々が得た知見をもとに、この手法を利用して電極材料として期待されるNi(OH)_2やCo(OH)_2の樹枝状構造物を集電極上に直接生成させることを目的としている。本年度は、昨年度に引き続き、マイクロエマルション中でNi(OH)_2多孔質体を生成させ、その溶液中に基板を浸漬する方法で基板上に多孔質体を堆積させることを検討した。まず、昨年度の原子間力顕微鏡を用いた検討で判明した均一な堆積層を得られる条件(疎水性の高い基板を利用し、水酸化物イオンに比べて金属イオンを過剰とする)にて生成した堆積層の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)にて検討した結果、この条件では溶液中には多孔質体が存在するものの、基板上にはほぼ緻密な層が生成することが明らかになった。そこで、マイクロエマルションの粒子保護効果を高めることを目的として、シクロヘキサン(マイクロエマルションの合一速度が最も小さくなる溶媒)を少量添加した結果、樹枝状構造を保った堆積層を得ることができた。しかしながら、2weekの経過後も堆積層の厚みは30nm程度にとどまった。この基板を洗浄して界面活性剤を除き、再び同じ組成のマイクロエマルションに1week浸漬した結果、100nmの厚みの多孔質な堆積層を得ることができた。厚みはまだ薄いが所期の目的はほぼ達成された。

電気二重層キャパシタは、電極近傍の電気二重層の電位差を利用するキャパシタで、多孔質電極を用いることにより非常に大きな電極面積を実現できることから、超大容量のコンデンサとして電力貯蔵などへの応用が期待されている。比表面積が大きく、導電性の高い電極が必要で、これまでは主に活性炭が用いられてきた。本課題では、イオン性界面活性剤が金属塩の共存下で形成する樹枝状構造のマイクロエマルションを反応場とすることで、樹枝状の微細構造を有する水酸化鉄微粒子を調製できるという我々が得た知見をもとに、この手法を利用して電極材料として期待されるNi(OH)_2やCo(OH)_2の樹枝状構造物を集電極上に直接生成させることを目的としている。本年度は、昨年度に引き続き、マイクロエマルション中でNi(OH)_2多孔質体を生成させ、その溶液中に基板を浸漬する方法で基板上に多孔質体を堆積させることを検討した。まず、昨年度の原子間力顕微鏡を用いた検討で判明した均一な堆積層を得られる条件(疎水性の高い基板を利用し、水酸化物イオンに比べて金属イオンを過剰とする)にて生成した堆積層の状態を走査型電子顕微鏡(SEM)にて検討した結果、この条件では溶液中には多孔質体が存在するものの、基板上にはほぼ緻密な層が生成することが明らかになった。そこで、マイクロエマルションの粒子保護効果を高めることを目的として、シクロヘキサン(マイクロエマルションの合一速度が最も小さくなる溶媒)を少量添加した結果、樹枝状構造を保った堆積層を得ることができた。しかしながら、2weekの経過後も堆積層の厚みは30nm程度にとどまった。この基板を洗浄して界面活性剤を除き、再び同じ組成のマイクロエマルションに1week浸漬した結果、100nmの厚みの多孔質な堆積層を得ることができた。厚みはまだ薄いが所期の目的はほぼ達成された。