受碘淀粉反应启发的高功能碳纳米管！ （预计用于净化受放射性污染的水、新型蓄电池和触摸屏）

　生命科学与应用化学研究生院川崎真司教授和石井洋介助理教授的研究小组是发现碳纳米管内的碘分子在低温下会发生奇怪的结构变化我做到了。这种结构变化导致碳纳米管的电子态发生显着变化，显着提高导电性和分散性很明显，19261_19290|这项研究的结果是有望应用于放射性碘回收设备，提高触摸屏用透明导电膜的性能你可以。
　这一现象发表在美国化学会2016年9月15日出版的《物理化学杂志C》上。
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此外，川崎教授、石井助理教授和他们的同事设计了一种新型蓄电池，利用碘分子掺入碳纳米管的化学反应。通过使用该蓄电池，可存储比传统双电层电容器多2至4倍的电量
　该蓄电池将发表在美国科学出版社出版的《纳米科学与纳米技术杂志》2017年3月号上。

研究详情

将碘引入碳纳米管：受到熟悉的“碘-淀粉反应”的启发

　最令人印象深刻的小学科学实验之一是“碘-淀粉反应”。当淡黄色的碘溶液（碘-碘化钾水溶液）添加到淀粉（白色）中时，淀粉会变成蓝紫色。当我们将碘溶液添加到具有类似于淀粉的稻草状结构的碳纳米管时，我们发现碘溶液的淡黄色消失，纳米管变得无色透明。这表明碳纳米管具有捕获和储存碘分子的能力。

开发一种快速有效地将碘掺入碳纳米管的新方法：有望应用于放射性污染水的处理和新型蓄电池

　从碘溶液吸收到饱和组成，通常需要一晚或更长的反应时间。川崎和石井的研究小组利用电解插入法，将碳纳米管浸泡在碘离子水中并施加约1V的电压，成功地将反应时间显着缩短至不到1分钟。

　在最近的福岛核电站事故释放的放射性元素中，碘是释放量最大的可能对健康造成危害的元素。新开发的电解插入法有望成为从放射性污染水中快速回收碘的新技术。

此外，利用电解插入法，还可以通过反转电压极性将掺入纳米管中的碘分子释放到外部。我们设计了一种利用这一特性的新型储能装置。这项研究开发的“电解质氧化还原电容器”利用碘进出纳米管的反应实现了高容量，其能量密度比目前流行的双电层电容器高出两到四倍。

碳纳米管中碘分子的独特分子动力学：可用于提高透明导电薄膜的性能

　通过将碳纳米管散布在透明塑料板上，可以制造用于触摸面板等的透明导电膜。在含有碘分子的碳纳米管中，碳纳米管和碘分子之间发生电子转移（电子转移反应），导电率提高50倍以上。此外，由于表面带电，其在水中的分散性得到改善。这种分散性在较低温度下会提高，但我们不知道为什么。

在本文中，我们利用拉曼光谱在-70℃到60℃的不同温度下进行了测量，以找出原因。随着温度降低，促进电子从碳纳米管向管内碘分子的转移，碘分子（I₂) 是聚碘离子 (I₃^－，我₅^－，我₇^－)，还发现碘和碳纳米管之间电子转移的难易程度不仅取决于温度，还取决于碳纳米管的直径和管内碳原子的排列。这些知识可用于进一步提高碳纳米管透明导电薄膜的性能。

<词汇表>
拉曼光谱：用单色激光（激发光）照射测量样品并检测从样品散射的光（散射光）的测量方法。它包含有关测量样品的分子振动的信息，可用于分析分子结构。

＜原创文章信息＞

• Y。吉田、Y Ishii、N Kato、C Li 和 S Kawasaki。封装在单壁碳纳米管中的聚碘离子的低温相变伴随电荷转移反应。J。物理。化学。 C，正在出版。 [DOI：101021/acsjpcc6b07819]

• Y。 Taniguchi、Y Ishii、A Al-zubaidi 和 S Kawasaki。利用单壁碳纳米管中电解质的氧化还原反应的新型赝电容器。J。纳米科学。纳米技术。正在出版。 [DOI：101166/jnn201713006]

• H宋，Y石井，A阿尔-祖拜迪，T酒井，S川崎。使用电化学方法制备的碘掺杂单壁碳纳米管的温度依赖性水溶性。物理。化学。化学。物理。 15, 5767-5770 (2013).

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