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大分大学
応用化学科
教授

豊田 昌宏

専門分野

炭素材料(ナノファイバー,グラフェン,黒鉛層間化合物) リチウムイオン電池 電気二重層キャパシタ リチウム空気電池 セラミックス,誘電体材料 炭素材料の評価

研究概要

 炭素繊維の電気化学的処理により,ナノメーターからサブマイクロサイズの繊維に微小化する技術を開発しました(膨張化炭素繊維の合成)。さらに,黒鉛材料への電気化学処理により,グラフェン,あるいはグラフェンが数層積層した薄膜の合成にも成功しています。この他には,配向性を有したナノ炭素繊維の開発も進めております。機能性炭素材料,エネルギー貯蔵材料の開発と評価を主に研究を進めております。

 炭素繊維の微小化は,出来上がっているナノ組織を破壊することによって合成を行い,CNT(carbon Nano Tube)を合成することとは発想を異にしております。この膨張化炭素繊維は,CNTと比較して,結晶性はむしろ高く,さらに不純物は少なく,安価に製造できることが大きな特長で,この膨張化炭素繊維を用いた新しい機能の発現を検討しています。これ以外には,黒鉛の電気化学処理,あるいは黒鉛層間化合物を経由したグラフェンを合成し,それを用いたエネルギー貯蔵への適用等について検討を進めております。具体的には,電気二重層キャパシタ,リチウムイオン電池,リチウム空気電池の電極に適用し,高容量化,長寿命化に向けて検討を進めております。微小化された炭素材料の評価手法として,昇温脱離装置,昇温酸化装置を用いて,表面官能基種,酸性官能基の定量を行っております。炭素材料のエッジに付与されている官能基が寿命特性に影響を与えることを見いだしております。また,エッジ部付与されている,酸性官能基を制御することにより,例えば,カルボキシル基に抗がん剤を付与することにより,ドラッグデリバリーシステムの基材として使用できることを学内での共同研究により進めております。この他に,黒鉛層間化合物の合成と超伝導特性についても研究を進めております。

 

研究テーマ及び得意とする技術

・炭素材料の合成と黒鉛化及びその評価

・エネルギー貯蔵材料(キャパシタ,リチウムイオン電池等の電極材料の評価)

・炭素材料,セラミックス材料の構造評価,表面特性評価,黒鉛層間化合物の合成,微小炭素繊維の紡糸

 

産学連携の実績及び研究提案等

・エネルギー貯蔵材料(キャパシタ,リチウムイオン電池等の電池用電極材料)

・ナノ,ミクロサイズの複合材料(医用,生体材料への適用,)

・炭素材料の表面状態の評価と機能材料への適用

・導電,熱電材料の合成

 

キーワード

炭素材料(ナノファイバー,グラフェン,黒鉛層間化合物) リチウムイオン電池 電気二重層キャパシタ リチウム空気電池 セラミックス,誘電体材料 炭素材料の評価

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