高機能性エネルギー貯蔵材料の研究

高功能储能材料研究

• 批准号: 18F18045
• 负责人: 徐 強
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18045/
• 关键词: エネルギー貯蔵・変換; 炭素; 触媒

高機能性炭素系材料は、エネルギー貯蔵・変換において大変有用であり、その精密構造制御は、エネルギー貯蔵・変換効率の向上に重要である。本研究では、ポーラス有機配位高分子の形状制御を行い、それを前駆体として用いて炭素化処理を行うことにより、電気化学的エネルギー貯蔵・変換に適した炭素系材料を合成し、エネルギー貯蔵・変換効率の大幅な向上を目的とする。水酸化ナノリウムの共存下で塩化鉄及び硝酸コバルトと２－メチルイミダゾール (MeIM)との反応により、鉄・コバルトの二金属有機配位高分子FexCoy BMMOFを合成した。アルゴン雰囲気下で、高温(800℃)で処理することにより、炭素化させた（FexCoy/C）。さらに、ホスフィン酸ナトリウム共存下で、アルゴン雰囲気下で加熱(300℃)処理することにより、リンをドープした試料FexCoy-P/Cを合成した。窒素吸着測定により、得られた炭素材料はメソ孔を有し、Fe1Co2-P/C試料の比表面積は68 m2 g-1であることが分かった。走査電子顕微鏡（SEM）及び透過電子顕微鏡（TEM）解析を行うことにより、得られた炭素材料において、鉄・コバルトの存在により炭素はグラファイト化され、グラファイトシェルが鉄及びコバルト粒子を保護していることが分かった。グラファイトシェルは、鉄及びコバルトナノ粒子を安定化させ、伝導性を高め、電極触媒としての性能を向上させることが可能である。合成された、鉄・コバルト及びリンを均一にドープした多孔質炭素材料を電極触媒として酸素発生反応に用いた結果、高い性能を示すことを見出した。

High functional carbon materials are highly useful in the production of high quality carbon materials. In this study, the shape control of organic coordination polymers was carried out, and the precursor and carbon treatment were carried out. The synthesis, storage and conversion of carbon based materials were greatly improved. The synthesis of FexCoy BMMOF, a dimetal-organic coordination polymer, under the condition of aqueous acidification and blue shift of iron oxide and nitric acid, was studied. Under high temperature (800℃), carbon dioxide (FexCoy/C) is produced. The sample FexCoy-P/C was synthesized by heating (300℃) at room temperature. The specific surface area of Fe1Co2-P/C sample is 68 m2 g-1. To investigate the electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM) analysis of carbon materials, iron and copper particles, carbon materials, iron and copper particles, carbon materials, iron and copper particles. The stability of iron and iron particles, the improvement of conductivity, and the improvement of electrode catalyst performance are possible. The results of electrode catalyst and high performance of porous carbon materials have been shown.