ナノ空間を利用した無機-導電性高分子複合材の創製とレドックスキャパシタへの応用

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世界規模で解決しなければならないエネルギー・環境問題において、エネルギー利用の高効率化は非常に大きな課題である。メゾスコピックな材料設計は、材料の諸特性を飛躍的に向上させる方法として盛んに検討されてきている。本研究では、無機ホストとしてメソポーラスシリカもしくは層状酸化物を、有機ゲストに導電性高分子であるポリアニリンを用い、ナノ空間を有する無機-導電性高分子複合体の作製およびレドックスキャパシタへの応用を観点とした電気化学特性の評価を行った。1.メソポーラスシリカ-ポリアニリン複合体の作製とその電気化学特性約3nmの均一な細孔を持つメソポーラスシリカにポリアニリンを導入した複合体の作製に成功した。また、硫酸水溶液中での電気化学特性評価を行った結果、バルク体のポリアニリンと比較して数倍のキャパシタンスを持つことを明らかにした。2.層状リン酸塩層状チタン酸塩、マンガン酸塩、タングステン酸塩について、剥離再構築法により導電性高分子をその層間にインターカレーションした配向性無機-有機複合配向膜の作製に成功した。またそれらの電気化学特性についても検討した。3.層状リシ酸塩層状リン酸塩を剥離させ、アニリン分散液に添加し、電気化学処理を行うことで層状リン酸塩の層間にポリアニリンがインターカレーションされた厚さ数十ミクロンの配向性複合膜の作製に成功した。この方法は、現状の無機-有機複合配向膜に対して数十〜数百倍程度の厚膜が簡便に作製できる新規的な方法であると考えている。また、これらの電気化学特性を評価したところ、チタン、ジルコニウムおよびスズのリン酸塩では、リン酸ジルコニウムを用いた場合に最も大きなキャパシタンスが得られた。