イオン液体の炭素ナノ細孔との相互作用と電気化学吸脱着容量

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イオン液体は、高い導電性に加え、不揮発性・難燃性を有するため、二次電池やキャパシタなどの蓄電デバイスの電解質として注目されている。一方、芳香族環を有するイオン液体はカーボンナノチューブと強い相互作用を示し、ゲル状炭素電解質ナノコンポジットを形成することが知られるようになった。このように、炭素六角網面(グラフェンレイヤー)と芳香族イオン液体との相互作用が注目されている。本研究ではこれを踏まえ、炭素六角網面を細孔側壁とする炭素ナノ細孔体へのイオン液体の電気化学的な吸脱着特性に注目することで、カーボンナノスペース中のイオン液体の物性の一端を明らかにすることを目的とした。本年度は、電気化学水晶振動子マイクロバランス法を用いて、代表的なイオン液体であるエチルメチルイミダゾリウムテトラフロオロホウ酸(EMImBF_4)中における活性炭ナノ繊維の分極に伴う電極重量変化について調べた。活性炭ナノ繊維とは、既存の活性炭と互角の比表面積(〜2000m^2g^<-1>)を有するミクロ孔の発達したカーボンナノファイバであり、ポリマーブレンド紡糸法によって調製される。溶媒のプロピレンカーボネート共存下では、EMIm^+カチオンならびにBF_4^-アニオンの吸脱着による電極重量変化が見られたが、純粋なEMImBF_4中では重量変化は極めて小さかった。このことは、純粋なEMImBF_4中では分極前に既に電極に吸着しているイオンが多く、幅広い電位範囲においてカチオンとアニオンの同時吸脱着が進行することを示唆しているものと思われる。