特許6016036IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

カーボンナノチューブ複合電極及びその製造方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

かかる状況下、本発明の目的は、カーボンナノチューブがその特性を活かした状態で電極基材に強固に固定され、かつ、カーボンナノチューブ本来の電極特性を有するカーボンナノチューブ複合電極及びその製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明者は、課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が目的に合致することを見出し、本発明に至った。
【発明の効果】
本発明によれば、多孔質酸化物から生成したカーボンナノチューブが電極基材に強固に固定されると共に、カーボンナノチューブ本来の電極特性を有するカーボンナノチューブ複合電極が提供される。該カーボンナノチューブ複合電極は、電気化学センサ、各種発電デバイス、電池を始めとした蓄電デバイスの電極としての用途に好適に使用できる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1a】本発明のCNT複合電極の一実施形態である、表面層を構成する多孔質酸化物の細孔から生成したCNTを含むCNT複合電極の模式図である。

【図1b】図1aにおける表面層部分の拡大模式図及び電極基材部分の拡大模式図である。

【図2】熱CVD法(化学気相成長法)によるCNT合成装置の概略構成図である。

【図3a】CNTを含む表面層形成前の電極(Au線)の外観写真である。

【図3b】CNTを含む表面層形成後の電極(CNT複合電極1、多孔質酸化物:ゼオライト)の外観写真である。

【図4】CNT複合電極2〜5の外観写真である。

【図5a】CNT複合電極1における表面層をSEM(走査型電子顕微鏡)観察した結果であり、電極基材(Au線)と表面層の境界部分のSEM写真である。

【図5b】CNT複合電極1における電極基材(Au線)と表面層の境界部分のSEM写真(拡大写真)である。

【図5c】CNT複合電極1における電極基材(Au線)と表面層の境界部分のSEM写真(拡大写真)である。

【図5d】CNT複合電極1における表面層のSEM写真(平面図)である。

【図5e】CNT複合電極1における表面層のカーボンナノチューブのTEM(透過型電子顕微鏡)写真である。

【図6a】CNTを成長させる前の電極基材(Au線)と多孔質酸化物層との境界部分のSEM写真である。

【図6b】図6a多孔質酸化物層のSEM写真(平面図)である。

【図7】CNT生成量を抑制したCNT複合電極1の表面層のSEM像(平面図)である。

【図8】CNT複合電極1における表面層をラマン分光法(レーザー波長:514.5nm)にて評価した結果である。

【図9a】CNT複合電極6(多孔質酸化物:活性アルミナ)における表面層のカーボンナノチューブのTEM写真である。

【図9b】CNT複合電極6における表面層をラマン分光法(レーザー波長:532nm)にて評価した結果である。

【図10】CNT複合電極7における表面層をラマン分光法(レーザー波長:532nm)にて評価した結果である。

【図11】CNT複合電極1(SWCNTs/Au)のβ-ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの還元体(NADH)の酸化反応の挙動を、他の炭素電極及び金電極と比較した結果である。

【図12a】電極表面におけるNADHとアルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)による酸化還元サイクルを表すスキームである。

【図12b】CNT複合電極1(SWCNTs/Au)を用いて、ADH及びADHの基質のエタノールの共存下、NADHの酸化反応の評価結果である。

【図13】(酸化型)CNT複合電極A〜CにおけるNADHの酸化反応の評価結果である。

【図14】Au−CNT複合電極(I)のSEM写真である。

【図15】Au−CNT複合電極(I)のTEM写真である。

【図16】Au−CNT複合電極(II)のSEM写真である。

【図17】Au−CNT複合電極(III)のSEM写真である。

【図18】Pd−CNT複合電極(I)のSEM写真である。

【図19】Pd−CNT複合電極(II)のSEM写真である。

【図20a】CNT複合電極1の電気化学的酸素還元触媒反応を示す図である。

【図20b】Au−CNT複合電極(I)のグルコースの触媒酸化反応を示す図である。

【図21a】本発明のCNT複合電極を用いた色素増感型太陽電池の電極作製方法の模式図である。

【図21b】本発明のCNT複合電極を用いた色素増感型太陽電池における、アノード、カソードの外観写真である。

【図21c】アノードに塗布された色素の化学構造である。

【図21d】色素増感型太陽電池の模式図である。

【図21e】本発明のCNT複合電極を用いた色素増感型太陽電池における光応答を示す図である。

【図22】Lac修飾CNT複合電極1、2を用いて、サイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行い、酵素電極反応を評価した結果である。

【図23】本発明のCNT複合電極を用いたバイオ燃料電池の模式図である。

【図24】熱電発電デバイスの評価方法の模式図である。

【図25】実施例及び比較例の熱電発電デバイスの評価結果である。

【図26】(a)β-カロテンの化学構造式、(b)β-カロテンの模式図、(c)開端処理したCNT複合電極へβ-カロテンが内包される様子を示す模式図である。

【図27】β-カロテン修飾CNT複合電極のラマン分光測定結果であり、各スペクトルは、(a)β-カロテン未修飾のCNT複合電極、(b)β-カロテン修飾CNT複合電極a、(c)β-カロテン修飾CNT複合電極b、(d)β-カロテン修飾CNT複合電極c、(e)β-カロテン修飾CNT複合電極d、(f)β-カロテンのみ、である。

【図28】β-カロテン修飾CNT複合電極c及びβ-カロテン未修飾修飾CNT複合電極(CNT複合電極1)のCV測定の結果である。

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