ナフタレンおよびアントラセンの微量添加によるソリューションプラズマ合成カーボン材料の導電性向上

摘要

エネルギーの効率的な利用は、世界規模の環境問題やエネルギー戦略上の観点において重要な課題である。中でも、水素社会の実現に向けた燃料電池や、エネルギー貯蔵のための大容量二次電池、キャパシターの開発が進められている3），4）。特に、固体高分子形の燃料電池やキャパシター、金属空気電池の正極材料には、表面積が大きく、導電性を有するカーボン材料が多く用いられている。ソリューションプラズマ（SP)は、従来のアーク放電等の高温プラズマに対し、低温プラズマとしての特徴を有する。これにより、カーボン材料を合成する際、従来のアーク放電プラズマでは、カーボン原料となる前駆体が原子や低分子へと解離し、それらが再配置·再結合する反応経路をたどるのに対し、SPでは、前駆体がほとhど壊れずに、分子内の選択的な反応により反応が進行する。例えば、ベンゼン等の芳香族系化合物を用いて合成を行うと、ベンゼン環のC－H結合が活性化され、活性化された分子が別のベンゼン環と反応を繰り返すことで、カーボン材料が合成される。そのため、合成されたカーボン材料の物性は原料構造の特性が強く反映される。しかし、これまでに合成したカーボン材料では、芳香環からの水素引き抜きが不十分であるため、期待される導電性が得られないことが実用的な課題であった。そこで、本研究では、SPによって合成されるカーボン材料の導電性の向上を目的とした。ベンゼン環よりも花共役が発達した、ナフタレンやアントラセンを加えたベンゼン溶液を原料として用い、合成したカーボン材料の物性評価を行った。