Templated synthesis of conjugated polymers nanocylinder by means of bipolar electrochemistry

双极电化学模板合成共轭聚合物纳米柱

• 批准号: 17J01209
• 负责人: 小泉 裕貴
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01209/
• 关键词: バイポーラ電気化学; 電気泳動; テンプレート電解法; 金属ナノシリンダー; 高分子ナノシリンダー

本研究は、バイポーラ電極を駆動する外部電場そのものの効果に着目し、細孔をもつ鋳型を用いた電極反応と電気泳動とのシナジー効果を活用する電気化学反応系の開発を目指すものである。本研究により得られる高密度・高強度な高分子ナノシリンダーは色素増感太陽電池等への応用が期待される。ナノシリンダー構造を構築する手法として、シリンダー状の細孔を有する陽極酸化ポーラスアルミナ膜を鋳型とする「テンプレート電解重合法」があるが、細孔内部への基質の輸送が遅いため、得られるシリンダーがチューブ状となり、テンプレート除去後に倒れてしまう。そこで我々は、より簡便な手法として、バイポーラ電気化学を駆動する外部電場に着目し、電気泳動に基づく基質輸送をテンプレート電解重合系に組み込むことで、高強度ナノシリンダーの作製を試みた。本年度は基礎的な知見の収集を目的として、細孔を有する鋳型を配したバイポーラ電極系を設計し、金属イオンの電解還元に基づく金属ナノシリンダーの作製および評価を行った。興味深いことに、電析物形状は電場強度および基質濃度に大きく依存する結果となった。低電場・低基質濃度条件下では金属の電析が十分に進行しなかったものの、高電場・低基質濃度条件下では低密度充填されたナノチューブが、また低電場・高基質濃度条件下ではナノ粒子の堆積が確認された。なかでも高電場・高基質濃度条件下では高密度充填されたナノシリンダーが得られており、テンプレート除去後も基板に対して垂直配向する様子が確認された。以上の結果は、バイポーラ電気化学を駆動する外部電場によりイオン種が泳動することに起因しており、高電場印加のもと、細孔内部への効率的な基質輸送が達成されることで高強度なナノシリンダーが得られたと考えられる。

This study aims to explore the development of electro-chemical reaction systems for the application of electro-chemical reaction systems to the effects of external electric field on electrode motion, pore motion, and electrode reaction. This study is aimed at obtaining high density, high strength, high molecular weight, and high performance solar cells. The method of constructing the pore structure is to remove the anodic acidizing agent from the pore. For example, in order to improve the performance of the system, we should try to improve the performance of the system. This year, we have conducted research on the design and evaluation of electrode systems based on the knowledge of the collection of particles, the existence of fine pores, and the preparation of metal particles. The depth of the reaction, the shape of the electrolyte, the electric field strength and the concentration of the substrate are all dependent on the results. Electrodeposition of metals was very successful under low electric field and low host concentration, and accumulation of particles was confirmed under low density filling and low electric field and high host concentration. Under the condition of high electric field and high matrix concentration, the high density filling method can be used to determine the vertical alignment of the substrate. The above results show that the external electric field, the high electric field and the high efficiency of the matrix transport in the pores are the causes of the high electric field and the high efficiency of the matrix transport.