超高容量キャパシタ用ナノポーラスヘテロアトムカーボン電極の開発

超高容量电容器用纳米多孔杂原子碳电极的研制

• 批准号: 16750168
• 负责人: 白石 壮志
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16750168/
• 关键词: ヘテロアトム; ドーピング; 炭素細孔体; 界面容量; 空間電荷層容量; レッドクス容量; 脱フッ素化; パーフルロカーボン; レドックス容量; パーフルオロカーボン

窒素やホウ素などのヘテロアトムを導入した炭素細孔体は、炭素界面の電子物性の変化やレドックス反応により容量の向上が期待できる。本研究では、含窒素炭素細孔体ならびホウ素含有炭素細孔体を調製し、その界面容量特性の評価を行った。含窒素炭素細孔体の調製は、ポリテトラフルオロエチレン系炭素細孔体の調製法に準じた。含窒素パーフルオロカーボンとしてペンタフルオロピリジン、シアヌリックフルオライドおよびペンタフルオロベンゾニトリルを用いた。これらの含窒素パーフルオロカーボンをナトリウム/カリウムナフタレン錯体のジメトキシエタン溶液により脱フッ素化した。得られた脱フッ素化物を、800℃の熱処理(N_2中)・希塩酸処理し、さらに800℃で再度熱処理(N_2中)することで含窒素炭素細孔体を調製した。窒素吸脱着測定の結果、全ての試料は約1000m^2g^<-1>の比表面積を有する細孔体であった。XPS分析の結果、導入された窒素の化学状態は、四級もしくはピロール、およびピリジン型であった。全ての試料のアニオン吸着とカチオン吸着の面積比容量(C_<SA>(anion),C_G(cation))について比較を行った。その結果、含窒素多孔質炭素のC_<SA>(anion)(約10μFcm^<-2>)は一般的な活性炭(約7μFcm^<-2>)に比べて大きい値を示した。この高い面積比容量の原因については、空間電荷層容量の向上・レッドクス容量(擬似容量)の寄与によるものと思われる。また他に、細孔側壁の濡れ性の向上の寄与の可能性も挙げられ、さらにはこれらの三つの因子の相乗作用も考えられる。ホウ素含有炭素細孔体は、活性炭と酸化ホウ素との熱処理によって調製された。ホウ素の含有率は約1%であったが、面積比容量で約1割の向上が確認された。含有ホウ素は酸素と結合した状態であり、含有ホウ素の化学状態を最適化することで更なる容量の向上が見込める。

Smothering element や ホ ウ element な ど の ヘ テ ロ ア ト ム を import し た carbon pores は, carbon interface の electronic property の variations change や レ ド ッ ク ス anti 応 に よ り capacity の upward が expect で き る. In this study, で で, ならびホウ carbon microporous body containing nitrogen, を carbon microporous body containing を modulation った, そ <s:1> interface capacity characteristics <e:1> evaluation 価を is conducted った. Nitrin-containing carbon microporous bulk <s:1> modulation, ポリテトラフ じた and ロエチレ ロエチレ ロエチレ ロエチレ are the に standard じた of carbon microporous bulk <s:1> modulation method. Including smothering element パ ー フ ル オ ロ カ ー ボ ン と し て ペ ン タ フ ル オ ロ ピ リ ジ ン, シ ア ヌ リ ッ ク フ ル オ ラ イ ド お よ び ペ ン タ フ ル オ ロ ベ ン ゾ ニ ト リ ル を with い た. こ れ ら の element including smothering パ ー フ ル オ ロ カ ー ボ ン を ナ ト リ ウ ム / カ リ ウ ム ナ フ タ レ ン misprinted の ジ メ ト キ シ エ タ ン solution に よ り フ off ッ element change し た. Off to ら れ た フ ッ element compound を, 800 ℃ heat の 処 principle (N_2), acid salt 処 し, さ ら に 800 ℃ で again hot 処 principle (N_2) す る こ と で contain smothering element carbon pores を modulation し た. The <s:1> results of the determination of the adsorption and desorption of nitrogen show that the total て <s:1> sample て is approximately 1000m^2g^<-1>, and the <s:1> specific surface area を has する fine porous bodies であった. XPS analysis <s:1> results, import された nitrogen <s:1> chemical state <e:1>, grade 4 <s:1> <s:1> く ピロ ピロ ピロ およびピリジ, およびピリジ <s:1> type であった. All て の sample の ア ニ オ ン sorption と カ チ オ ン sorption の area specific storage (C_ (SA > (anion), C_G (cation) に つ い て line more を っ た. そ の results, including smothering porous carbon の C_ < SA > (anion) (about 10 mu Fcm ^ < - > 2) は general な activated carbon (about 7 mu Fcm ^ < - > 2) に than べ て big き い numerical を shown し た. こ の い area of high specific capacity の reason に つ い て は, space charge layer capacity の upward レ ッ ド ク ス capacity (quasi) capacity の send に よ る も の と think わ れ る. ま た he に, fine hole wall の れ の の send up and speech &drama の possibility も 挙 げ ら れ, さ ら に は こ れ ら の three つ の の phase 乗 role も exam え ら れ る. The ホウ element contains carbon microporous body, activated carbon と acidified ホウ element と heat treatment によって modulation された. The ホウ element <s:1> content rate であったが is approximately 1%であったが, and the area specific capacity で is about 1. Cut the <s:1> upward が to confirm された. Element contains ホ ウ は acid element と し た state で あ り, containing ホ ウ element の chemical state を optimization す る こ と で more な る capacity の が see upward 込 め る.

项目成果

Electric double layer capacitance of activated carbon fibers in ionic liquid: EMImBF4

活性炭纤维在离子液体中的双电层电容：EMImBF4

• 发表时间: 2005
• 期刊: Electrochemistry 73(8)
• 作者: Soshi Shiraishi;Naoya Nishina;Asao Oya;Rika Hagiwara
• 通讯作者: Rika Hagiwara

有機物吸着による活性炭電極の二重層容量変化

有机物吸附导致活性炭电极双层容量变化

• 发表时间: 2004
• 期刊: 炭素 2004,No215
• 作者: 白石壮志;中島崇光;栗原秀行;尾崎純一;大谷朝男
• 通讯作者: 大谷朝男

電気二重層キャパシタ用炭素材料及び該材料を用いた電気二重層キャパシタ

双电层电容器用碳材料及使用该材料的双电层电容器

• 发表时间: 2005

Electric double layer capacitance of multi-walled carbon nanotubes and B-doping effect

• DOI: 10.1007/s00339-005-3399-6
• 发表时间: 2006-03-01
• 期刊: APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING
• 影响因子: 2.7
• 作者: Shiraishi, S;Kibe, M;Hishiyama, Y
• 通讯作者: Hishiyama, Y