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ソフト化学的手法を用いた新奇物質の探索

使用软化学方法寻找新物质

基本信息

批准号：
10J00866
负责人：
甲斐一也
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

1.コバルト固溶系MnO2ナノシート(Mn1-xCoxO2)のワンポット合成申請者の開発したMnO2ナノシートのワンポット合成法を拡張し、コバルト固溶系のMnO2ナノシート,(Mn1-xCox)O2のボトムアップ合成を行った.MnCl2とCoCl2の混合水溶液を出発物質として固溶系ナノシート(Mn1-xCox)O2を合成し,XRD測定とEDS組成分析によりCoの固溶限界はx0=0.20付近であることを明らかにした.Coの固溶はUV-visスペクトルの吸収端の変化や,磁性変化からも確認されている.磁性の変化と組成変化を検証すると,Coは全て三価としてMnO2層に固溶しており,また無機層の電荷密度は固溶によってほとんど影響を受けないことが明らかとなった.2.層状有機無機複合体(n-ブチルアンモニウム/MnO2)のワンポット合成での反応過程の調査ワンポット合成法で用いる有機塩基に直鎖アミンを用いると、室温一日で層状の有機無機複合体が形成することが分かった。申請者はn-ブチルアンモニウム/MnO2層状複合体をボトムアッププロセスにより合成し,その反応機構を検討した.層状複合体の形成はXRDとIRによって確認し,また合成過程で得られる沈殿を反応時間ごとに回収し,そのXRDパターンと,赤外吸収スペクトル(IR),および反応溶液のpHを検討することで,本ボトムアッププロセスでは(1)β-MnOOHの形成と結晶成長,(2)β-MnOOHのトポタクティック酸化によるHxMnO2・yH2Oの形成,および(3)HxMnO2・yH2O層間のH+イオンと有機塩基との酸塩基反応(イオン交換反応)という三つの過程を経て有機/無機層状複合体に至る事を明らかにした.反応の類似性から、MnO2ナノシートも同様の反応過程を経由して形成しているものと思われる。3.MnO2ナノシート単層での電極材料への応用単層のMnO2ナノシートとアセチレンブラック(AB)から成るコンポジット電極(MnO2/AB)の構造と擬似キャパシタとしての電気化学特性を評価した.MnO2ナノシートのコロイド溶液にABを添加撹絆する事でMnO2/ABを作成した.得られたMnO2/ABのXRDパターンはAB由来のピークとMnO2の面内反射(100,および110)のみを示し,面間反射は示さない.この結果と,ボトムアップ合成法で得られるナノシートの単層率の高さとから,AB上に吸着されたABは積層構造を形成せず,単層でAB上に吸着されていると結論した.このコンポジットの定電流充放電測定による容量はMnO2当たり400mAh/g,サイクリックボルタンメトリー(CV)による容量は739F/gと大きな値を示すことを明らかにした.

1. Solid solution MnO2 (Mn1-xCoxO2)-based synthesis of MnO2 in solid solution Synthesis of (Mn1-xCox)O2 is underway. A mixed aqueous solution of MnCl2 and CoCl2 can produce substances and a solid solution system (Mn1-xCox)O2 was synthesized,XRD determination and EDS composition analysis. Co solid solution limit x0=0.20 was determined.Co solid solution limit x 0 = 0.20 was determined. Magnetic properties, composition, and chemical properties of Co in MnO2 layer are affected by solid solution and charge density of inorganic layer. 2. Layered organic-inorganic composite Investigation on the reaction process of (n-butoxy)-MnO2/MnO2 in the synthesis of organic compounds using organic groups; formation of layered organic-inorganic complexes at room temperature in one day. The applicant has proposed a new approach to the synthesis of n-butoxide/MnO2 layered complexes, and a new approach to their reaction mechanisms. The formation of layered complexes was confirmed by XRD and IR, and the synthesis process was characterized by precipitation, reaction time, recovery, XRD, IR, pH of reaction solution, and the formation of (1)β-MnOOH and crystal growth,(2)β-MnOOH and HxMnO2·yH2O. The process of H+ exchange between HxMnO2·yH2O and HxMnO2·yH2O layers is discussed in detail. The similarity of the reaction, MnO2 and the reaction process are formed by the reaction and the reaction. 3. MnO2-based electrode material for single layer MnO2-based electrode (MnO2/AB) structure and simulation of electrochemical properties of MnO2-based electrode (MnO2/AB). MnO2-based electrode (MnO2/AB) structure and simulation of MnO2-based electrode (MnO2/AB) structure. MnO2-based electrode (MnO2/AB) structure and simulation of MnO2-based electrode (MnO2/AB). The XRD pattern of MnO2/AB was obtained. The in-plane reflection of MnO2 (100, 110) and the in-plane reflection were observed. As a result, the high single-layer ratio was obtained by using the synthetic method, and the AB layer structure was formed by adsorption on AB layer. The constant current charge-discharge capacity of MnO2 is 400mAh/g, and the constant current charge-discharge capacity of MnO2 is 739F/g, and the constant current charge-discharge capacity of MnO2 is 400mAh/g.