リグニンコンポジットナノファイバーを原料とするカーボンナノファイバーの開発

本年度はリグニンナノファイバーをエレクトロスピニング法によって作製し，カーボン化の条件検討を行った．続いて，得られたカーボンナノファイバーの物性・構造解析を行った．とくに，スーパーキャパシタ用の電気伝導性電極としての性能に着目した．この結果，従来天然物由来のカーボン材料で得られているより高い値を示し，スーパーキャパシタ用電極材料として優れた性質を有することを明らかにした．詳細は以下に示す．１．エレクトロスピニング法によるリグニンナノファイバーの作製；リグニン／ポリビニルアルコール混合溶液を作製し，電圧16~19 kV，送液速度，8ml/min，ニードル-コレクター間距離，18 cm．以上の条件により，安定的に繊維半径約150 nmの不織布状の繊維マット（ネットワーク構造）が得られた．２．カーボンナノファイバーの作製；窒素雰囲気下（400 ml/min）で，種々検討した結果，前処理温度250 oC，1時間，昇温速度，4 または10 oC/min，900 oC，1時間で最も高い収率を得た．加えて，カーボンナノファイバーのネットワーク構造が維持されていることも確認された．このネットワーク構造は，力学特性を高めると共に，電気伝導性を高めることにも寄与している．さらに，このカーボン化の過程で，水酸化カリウムによる化学活性化を行うことにより，極めて高い比表面積を獲得でき，1900 m2/gを超えた．さらに，メソポアサイズの多孔質カーボン（メソポアカーボン）であることを窒素吸着曲線の解析より明らかにした．３．電気化学的特性；リグニンより得られたカーボンナノファイバー（ネットワーク）を電極として直接利用して，キャパシタンスを評価した．この結果，約205F/gの静電容量を示した．この値は，セルロースといったバイオマスに分類される他の生物資源から得られたカーボン材料と比較して，約2倍の値であり，リグニンがカーボン電極材料として優れていることを示した．

本年度はリグニンナノファイバーをエレクトロスピニング法によって作製し，カーボン化の条件検討を行った．続いて，得られたカーボンナノファイバーの物性・構造解析を行った．とくに，スーパーキャパシタ用の電気伝導性電極としての性能に着目した．この結果，従来天然物由来のカーボン材料で得られているより高い値を示し，スーパーキャパシタ用電極材料として優れた性質を有することを明らかにした．詳細は以下に示す．１．エレクトロスピニング法によるリグニンナノファイバーの作製；リグニン／ポリビニルアルコール混合溶液を作製し，電圧16~19 kV，送液速度，8ml/min，ニードル-コレクター間距離，18 cm．以上の条件により，安定的に繊維半径約150 nmの不織布状の繊維マット（ネットワーク構造）が得られた．２．カーボンナノファイバーの作製；窒素雰囲気下（400 ml/min）で，種々検討した結果，前処理温度250 oC，1時間，昇温速度，4 または10 oC/min，900 oC，1時間で最も高い収率を得た．加えて，カーボンナノファイバーのネットワーク構造が維持されていることも確認された．このネットワーク構造は，力学特性を高めると共に，電気伝導性を高めることにも寄与している．さらに，このカーボン化の過程で，水酸化カリウムによる化学活性化を行うことにより，極めて高い比表面積を獲得でき，1900 m2/gを超えた．さらに，メソポアサイズの多孔質カーボン（メソポアカーボン）であることを窒素吸着曲線の解析より明らかにした．３．電気化学的特性；リグニンより得られたカーボンナノファイバー（ネットワーク）を電極として直接利用して，キャパシタンスを評価した．この結果，約205F/gの静電容量を示した．この値は，セルロースといったバイオマスに分類される他の生物資源から得られたカーボン材料と比較して，約2倍の値であり，リグニンがカーボン電極材料として優れていることを示した．