酸化グラフェンのプロトン伝導

氧化石墨烯中的质子传导

• 批准号: 15J01300
• 负责人: 畠山 一翔
• 金额: $ 1.39万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01300/
• 关键词: プロトン伝導; 酸化グラフェン; 混合伝導

安価に合成可能な酸化グラフェン(GO)は、その機能性の多さから燃料電池、スーパーキャパシタへの応用が期待されている。本課題では、電池材料の中でも重要な位置を占める電解質への応用を目指し、平成27年度はGOから高プロトン伝導体および電子／プロトン混合伝導体の開発に成功している。平成29年度の主な研究として、1)合成手法が異なったGOのプロトン伝導度の比較、2)球状炭素材料を用いた高プロトン伝導体の開発を行った。1)ではHummers法、Staudenmaier法、Brodie法で合成したGOの構造とプロトン伝導度を比較することで、構造とプロトン伝導度の関係を調べた。まずプロトン伝導度は、Hummers法>Staudenmaier法>Brodie法の順に大きくなることがわかった。構造分析により、酸素含有量がHummers法>Brodie法>Staudenmaier法の順で多くなる一方で、層間隔はHummers法>Staudenmaier法>Brodie法の順に大きくなることが確認された。このことからも、GOのプロトン伝導は層間隔が非常に重要であることが結論付けられた。2)では、球状構造を有する、高い耐熱性とプロトン伝導性を有した炭素材料を作製することに成功した。この材料はスクロースを原料とした球状の炭素材料をHummers法により酸化したもので、直径約1.5 umの球状構造を持っていた。また、表面にカルボキシル基が存在するため、GOと同等の高いプロトン伝導度を示し、さらに200 ℃で熱処理後も高い伝導度を保持していた。これまでのプロトン伝導体の多くは100 ℃以上の温度下では伝導度が著しく低下するため、この材料が高い熱安定性を有していることがわかる。通常燃料電池は、100 ℃以上の温度で用いられることが多いことからも、本材料は燃料電池の固体電解質としての応用が期待できる。

The safety synthesis may include acidification (GO) and other functional aspects such as fuel cell, fuel cell, and fuel cell applications. This project aims at the important position of battery materials and the application of electrolyte. In 2007, the development of high-voltage conductor and electronic/hybrid conductor was successfully carried out. The main research in 2009:1) Comparison of the conductivity of different synthesis methods; 2) Development of high conductivity conductors for spherical carbon materials. 1) The Hummers method, Staudenmaier method and Brodie method are used to compare the structural conductivity of synthetic GO. Hummers method>Staudenmaier method>Brodie method Structural analysis: Hummers method>Brodie method>Staudenmaier method: In order to determine the content of acid element, Hummers method>Staudenmaier method: In order to determine the content of acid element, Brodie method: It is very important to keep the distance between layers. 2) Carbon materials with spherical structure, high heat resistance and conductivity have been successfully manufactured. The material is spherical in shape and has a diameter of about 1.5 um. The high conductivity is maintained after heat treatment at 200 ℃. The conductivity of these materials is low at temperatures above 100 ℃, and the thermal stability of these materials is high. Generally, fuel cells are used at temperatures above 100 ° C. This material is expected to be used as a solid electrolyte for fuel cells.

项目成果

酸化グラフェン膜を通した銅イオン透過速度制御

通过氧化石墨烯膜控制铜离子渗透速率

• 发表时间: 2016
• 作者: 畠山一翔;廣瀬恭典;鯉沼陸央;速水真也;松本泰道
• 通讯作者: 松本泰道

Electrochemical detection of hydrogen using two-dimensional carbon nanosheets

使用二维碳纳米片电化学检测氢

• DOI: 10.1149/07516.0039ecst
• 发表时间: 2016
• 期刊: ECS Trans.
• 作者: Azumi Miyamoto;Yuta Kuwaki;Kazuto Hatakeyama;Quitain Armando;Mitsura Sasaki;Yasumichi Matsumoto;Tetsuya Kida
• 通讯作者: Tetsuya Kida

酸化グラフェンの電子/プロトン混合伝導

氧化石墨烯中的混合电子/质子传导

• 发表时间: 2015
• 作者: 畠山一翔;谷口貴章;鯉沼陸央;速水真也;松本泰道;畠山一翔
• 通讯作者: 畠山一翔

Proton/Electron Mixed Conducting Property of Graphene Oxide

氧化石墨烯的质子/电子混合导电性能

• 发表时间: 2016
• 作者: Kazuto Hatakeyama;Michio Koinuma;Tetsuya Kida;Shinya Hayami; Yasumichi Matsumoto
• 通讯作者: Yasumichi Matsumoto

Proton and Proton/Electron Mixed Conducting Properties of Graphene Oxide

氧化石墨烯的质子和质子/电子混合导电性能

• 发表时间: 2016
• 作者: 畠山一翔;谷口貴章;鯉沼陸央;速水真也;松本泰道;Kazuto Hatakeyama
• 通讯作者: Kazuto Hatakeyama