超高容量キャパシタ用ナノポーラスヘテロアトムカーボン電極の開発

超高容量电容器用纳米多孔杂原子碳电极的研制

• 批准号: 16750168
• 负责人: 白石 壮志
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16750168/
• 关键词: ヘテロアトム; ドーピング; 炭素細孔体; 界面容量; 空間電荷層容量; レッドクス容量; 脱フッ素化; パーフルロカーボン; レドックス容量; パーフルオロカーボン

窒素やホウ素などのヘテロアトムを導入した炭素細孔体は、炭素界面の電子物性の変化やレドックス反応により容量の向上が期待できる。本研究では、含窒素炭素細孔体ならびホウ素含有炭素細孔体を調製し、その界面容量特性の評価を行った。含窒素炭素細孔体の調製は、ポリテトラフルオロエチレン系炭素細孔体の調製法に準じた。含窒素パーフルオロカーボンとしてペンタフルオロピリジン、シアヌリックフルオライドおよびペンタフルオロベンゾニトリルを用いた。これらの含窒素パーフルオロカーボンをナトリウム/カリウムナフタレン錯体のジメトキシエタン溶液により脱フッ素化した。得られた脱フッ素化物を、800℃の熱処理(N_2中)・希塩酸処理し、さらに800℃で再度熱処理(N_2中)することで含窒素炭素細孔体を調製した。窒素吸脱着測定の結果、全ての試料は約1000m^2g^<-1>の比表面積を有する細孔体であった。XPS分析の結果、導入された窒素の化学状態は、四級もしくはピロール、およびピリジン型であった。全ての試料のアニオン吸着とカチオン吸着の面積比容量(C_<SA>(anion),C_G(cation))について比較を行った。その結果、含窒素多孔質炭素のC_<SA>(anion)(約10μFcm^<-2>)は一般的な活性炭(約7μFcm^<-2>)に比べて大きい値を示した。この高い面積比容量の原因については、空間電荷層容量の向上・レッドクス容量(擬似容量)の寄与によるものと思われる。また他に、細孔側壁の濡れ性の向上の寄与の可能性も挙げられ、さらにはこれらの三つの因子の相乗作用も考えられる。ホウ素含有炭素細孔体は、活性炭と酸化ホウ素との熱処理によって調製された。ホウ素の含有率は約1%であったが、面積比容量で約1割の向上が確認された。含有ホウ素は酸素と結合した状態であり、含有ホウ素の化学状態を最適化することで更なる容量の向上が見込める。

可以期望具有氮和硼等异质的碳造影体，因为电子物理特性的变化和碳界面中的LEDOX反应会提高能力。在这项研究中，制备了含氮的碳构成体，并准备含硼的碳造影物体来评估表面特征。含氮的碳极体的制备是基于基于聚二氟乙烯的碳孔体的制备。含氮的孔孔碳被用作五氟二氨酸，蓝氟化物和五氟苯甲硝基硝基菌。这些含氮的椰子椰子通过三萘烷络合物捐赠的二烷基乙烷溶液去除。用800°C的热处理处理获得的氟化物（在N_2中）进行处理，并在800°C下对热处理（N_2）进行了处理。由于氮的吸收和粘合剂测量，所有样品都是孔，比面积约为1000m^2g^<-1>。 XPS分析的结果是，引入的氮的化学状态为第四或Pillol和吡啶类型。我们比较了所有阴离子吸附和阳离子吸附的样品（C_ <a>（阴离子），C_G（阳离子））。结果，与一般活性碳相比（约7μfcm^<-2>），含氮的多孔碳的C_ <SA（阴离子）（大约10μfcm^<-2>）显示出更大的值。该高面积比的原因可能是由于对空间充电层容量和REDX容量（伪容量）提高的贡献。另外，有可能有助于毛孔壁的湿度，并且这三个因素也具有协同作用。含碳象硼肖像的硼是通过活化碳和氧化硼之间的热处理制备的。硼含量约为1％，但面积比率约为10％。含硼的氧气含量为氧，并且可以通过优化含有硼的化学状态来进一步改善容量。

项目成果

有機物吸着による活性炭電極の二重層容量変化

有机物吸附导致活性炭电极双层容量变化

• 发表时间: 2004
• 期刊: 炭素 2004,No215
• 作者: 白石壮志;中島崇光;栗原秀行;尾崎純一;大谷朝男
• 通讯作者: 大谷朝男

Electric double layer capacitance of multi-walled carbon nanotubes and B-doping effect

• DOI: 10.1007/s00339-005-3399-6
• 发表时间: 2006-03-01
• 期刊: APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING
• 影响因子: 2.7
• 作者: Shiraishi, S;Kibe, M;Hishiyama, Y
• 通讯作者: Hishiyama, Y

電気二重層キャパシタ用炭素材料及び該材料を用いた電気二重層キャパシタ

双电层电容器用碳材料及使用该材料的双电层电容器

• 发表时间: 2005