高効率非対称キャパシタ開発に向けた水酸化ニッケルの化学組成とメソ・マクロ構造設計

氢氧化镍的化学成分和细观结构设计用于开发高效不对称电容器

• 批准号: 16J09720
• 负责人: 樽谷 直紀
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J09720/
• 关键词: 水酸化ニッケル; メソポーラス材料; ナノビルディングブロック; 疑似キャパシタ; エポキシド誘起アルカリ化; 蒸発誘起自己組織化

申請者は「高効率非対称キャパシタ開発に向けた水酸化ニッケル（Ni(OH)2)の化学組成とメソ・マクロ構造設計」を課題とした研究に取り組んだ。本課題では、微細結晶を合成し、ナノビルディングブロック(NBB)として活用することで、メソ・マクロ構造の制御を目指している。初年度である本年は、以下の2点を目標として研究を進めた。(1)その場観察による核生成、結晶成長、粒子凝集プロセスの解明Ni(OH)2をNBBとした材料設計を行うあたり、エポキシドを用いたアルカリ化プロセスを採用した。小角X線散乱測定、赤外分光測定、紫外-可視-近赤外分光測定を用いたその場観察により形成機構の解明を図り、結果として1次粒子の成長は反応開始後20分で完結し、それ以降は徐々に粒子同士が凝集していくことが明らかとなった。また、結晶表面にはカルボン酸が吸着しており、その量によって分散安定性を制御可能であることが見出された。以上を基に合成条件を検討することで、2 nm程度の安定分散したNi(OH)2 NBBの合成に至った。(2)スプレー乾燥法を用いたメソ・マクロポーラスNi(OH)2の作製および化学組成・メソ構造制御界面活性剤のナノ相分離構造を鋳型として利用する手法により、メソ細孔構造を有する材料作製を行った。(1)に基づき合成したNi(OH)2 NBBと界面活性剤を混合し、溶液をスプレードライすることで蒸発誘起乾燥プロセスによって、鋳型の界面活性剤とNi(OH)2 NBBからなるハイブリッド粒子を得た。鋳型を除去した50-2000nmの球状粒子内部には、直径7 nm程度の大きさの揃ったメソ構造が均一に導入されていた。また、マクロ細孔構造の導入は、Ni(OH)2 NBB表面の機能性カルボン酸分子を化学的に連結させることで導入可能であることを見出した。

Applicants は "high working rate not said seaborne キ ャ パ シ タ open 発 に to け た water acidification ニ ッ ケ ル (Ni (OH) 2) の chemical composition と メ ソ · マ ク ロ structure design" を subject と し た research group take り に ん だ. This topic で は, fine crystalline を synthetic し, ナ ノ ビ ル デ ィ ン グ ブ ロ ッ ク (NBB) と し て use す る こ と で, メ ソ · マ ク ロ tectonic の suppression を refers し て い る. At the beginning of the year である this year, the following are two を goals と て て to study を into めた. (1) そ の field 観 examine に よ る nucleation, crystal growth and particle agglutination プ ロ セ ス の interpret Ni (OH) 2 を NBB と し た material design line を う あ た り, エ ポ キ シ ド を with い た ア ル カ リ change プ ロ セ ス を using し た. Small Angle X-ray determination of scattered and red outside light, ultraviolet - visible - nearly outside red spectroscopic determination of を use い た そ の field 観 examine に よ り form institutions の interpret を 図 り, results と し て one particle の growth は anti 応 し, end after the start of 20 points で そ れ in は xu 々 に particles with James が agglutination し て い く こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, crystal surface に は カ ル ボ ン acid が sorption し て お り, そ の quantity に よ っ て dispersion stability を suppression may で あ る こ と が shows さ れ た. Beg す を base に synthesis conditions above を 検 る こ と で, degree of 2 nm の stability and dispersion し た Ni (OH) 2 NBB の synthesis に っ た. (2) ス プ レ ー drying を with い た メ ソ · マ ク ロ ポ ー ラ ス Ni (OH) 2 の cropping お よ び chemical composition, メ ソ tectonic active suppression interface tonic の ナ ノ を phase separation structure type where と し て using す る gimmick に よ り, メ ソ を pore structure have す る line material for making を っ た. (1) に づ き synthetic し た Ni (OH) 2 NBB と interface active tonic を mixed し, solution を ス プ レ ー ド ラ イ す る こ と で steamed 発 induced dry プ ロ セ ス に よ っ て, where の interface active tonic と Ni (OH) 2 NBB か ら な る ハ イ ブ リ ッ た を ド particles. Where type を remove し た 50-2000 - nm の spherical particle internal に は, large diameter 7 nm level の き さ の Jian っ た メ ソ tectonic が uniform に import さ れ て い た. ま た, マ ク ロ pores structure の import は, Ni (OH) 2 の NBB surface functional カ ル ボ ン acids を chemical に link さ せ る こ と で import may で あ る こ と を shows し た.

项目成果

Synthesis of single-nm sized layered hydroxide nanocrystals and assembly toward mesoporous materials.

单纳米尺寸层状氢氧化物纳米晶体的合成和介孔材料的组装。

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Tarutani;M. Jobbagy;F. A. Viva;G. J. A. A. Soler-Illia;M. Takahashi
• 通讯作者: M. Takahashi

層状金属水酸化物ナノ結晶をビルディングブロックとする規則的メソ多孔性材料の作製

使用层状金属氢氧化物纳米晶体作为构建块制备有序介孔材料

• 发表时间: 2017
• 作者: 樽谷直紀;徳留靖明;高橋雅英;Matias Jobbagy;Federico A. Viva;Galo J. A. A. Soler-Illia
• 通讯作者: Galo J. A. A. Soler-Illia

メソ構造体形成に向けた層状水酸化物ナノ結晶の成長制御

层状氢氧化物纳米晶体对介观结构形成的生长控制

• 发表时间: 2016
• 作者: 樽谷直紀;徳留靖明;高橋雅英;Matias Jobbagy;Federico A. Viva;Galo J. A. A. Soler-Illia
• 通讯作者: Galo J. A. A. Soler-Illia

Universidad Nacional de San Martin/Universidad de Buenos Aires/Comision Nacional de Energia Atomica(Argentina)

圣马丁国立大学/布宜诺斯艾利斯大学/国家原子能委员会（阿根廷）

Synthesis of nanocrystalline layered hydroxide salt mesoporous films and pseudomorphic conversion to mesostructural transition metal compounds.

纳米晶层状氢氧化物盐介孔膜的合成和假晶转化为介孔结构过渡金属化合物。

• 发表时间: 2016
• 作者: N. Tarutani;M. Jobbagy;F. A. Viva;G. J. A. A. Soler-Illia;M. Takahashi
• 通讯作者: M. Takahashi