イオン液体を前駆体とする新規炭素材料開発

炭素材料は科学・工業の多くの分野で広く用いられている。その化学的安定性や高い熱的安定性、電気伝導度により触媒、浄水、ガス捕捉、エネルギー貯蔵・変換デバイスなどへ適用されている。これらの用途に応じて求められる性質（比表面積、孔体積、異種元素ドープ率など）を制御する研究が進められている。特に窒素原子をドーピングした炭素材料は高い電子伝導性や酸化安定性などを示し、触媒化学や電気化学分野で注目されている。 最近ではイオン液体を含む低分子量のイオン性塩を前駆体とした炭素材料合成が報告されており、当研究グループでも硫酸イオンを有するプロトン性イオン液体を前駆体とすることで様々な性質を有する炭素材料を得ている。当該外国人特別研究員は窒素が豊富なイオン液体を前駆体として炭素材料を合成し、それをエネルギーデバイスへ応用する課題に取り組んだ。以下にその概要を示す。① 高窒素含有陰イオンを有する9種類のイオン性物質を合成した。大量生産性を考慮し、ビーズミルやスプレーフラッシュ蒸発法なども取り入れた。② 当研究グループで開発された「溶媒和イオン液体」にはハロゲンを含む陰イオンであることが多い。ハロゲンフリーな陰イオンを有する溶媒和イオン液体を開発した。シアノ基を有する陰イオンのナトリウム塩を2種類合成し、数種のグライム類を混合したところ、室温で液体状態のナトリウム溶媒和イオン液体を新規に開発した。③ 従来のリチウムイオン二次電池に取って替わるナトリウムイオン二次電池用有機電極活物質を開発した。合成したナトリウム塩を用いた電池試験では、初期容量が196mAh/g、100サイクル後も200mAh/g以上を達成した。

炭素材料は科学・工業の多くの分野で広く用いられている。その化学的安定性や高い熱的安定性、電気伝導度により触媒、浄水、ガス捕捉、エネルギー貯蔵・変換デバイスなどへ適用されている。これらの用途に応じて求められる性質（比表面積、孔体積、異種元素ドープ率など）を制御する研究が進められている。特に窒素原子をドーピングした炭素材料は高い電子伝導性や酸化安定性などを示し、触媒化学や電気化学分野で注目されている。 最近ではイオン液体を含む低分子量のイオン性塩を前駆体とした炭素材料合成が報告されており、当研究グループでも硫酸イオンを有するプロトン性イオン液体を前駆体とすることで様々な性質を有する炭素材料を得ている。当該外国人特別研究員は窒素が豊富なイオン液体を前駆体として炭素材料を合成し、それをエネルギーデバイスへ応用する課題に取り組んだ。以下にその概要を示す。① 高窒素含有陰イオンを有する9種類のイオン性物質を合成した。大量生産性を考慮し、ビーズミルやスプレーフラッシュ蒸発法なども取り入れた。② 当研究グループで開発された「溶媒和イオン液体」にはハロゲンを含む陰イオンであることが多い。ハロゲンフリーな陰イオンを有する溶媒和イオン液体を開発した。シアノ基を有する陰イオンのナトリウム塩を2種類合成し、数種のグライム類を混合したところ、室温で液体状態のナトリウム溶媒和イオン液体を新規に開発した。③ 従来のリチウムイオン二次電池に取って替わるナトリウムイオン二次電池用有機電極活物質を開発した。合成したナトリウム塩を用いた電池試験では、初期容量が196mAh/g、100サイクル後も200mAh/g以上を達成した。