北海道大學等融合新舊合成技術，將二氧化錳製成極小奈米粒子

二氧化錳長期以來被廣泛用於乾電池和催化劑的材料，近年的研發朝著作為次世代儲能電池的材料、提升催化活性能力等方向前進。二氧化錳擁有多種結晶型態，其中具有隧道結構的α型二氧化錳因其優異的離子存儲與傳輸特性，被認為是搭配鎂（Mg）、鈣（Ca）、鋅（Zn）等次世代多價離子電池的理想正極材料。然而，由於多價離子在固態材料內的移動速度較慢，因此縮短隧道長度有助於提升正極的電化學性能。

此次北海道大學大學院理學研究院、東北大學多元物質科學研究所的研究團隊結合了傳統「水熱法」與北海道大學小林弘明准教授所開發的「酒精還原法」，創新提出「酒精溶液法」，成功在短時間內合成出粒徑小於10 nm的α型二氧化錳極小奈米粒子。與傳統的α-MnO₂ 棒狀結晶不同，新材料的隧道結構較短，結構的縱橫比降低至原來的1/10，整體外形趨於球狀，展現出極優異的多價離子電池正極性能。此外，該材料在多種有機化合物的氧化反應中表現出卓越的催化活性，證明降低縱橫比亦有助於提升催化效能。

該新技術不僅可用於合成其他型態的二氧化錳極小奈米粒子與低縱橫比材料，還可因應二氧化錳的多功能特性，應用於電池、催化劑、吸附劑等多種用途，預期有助於低碳社會的發展，並為因應對全球暖化作出貢獻。

資料來源：北海道大學等（2025年1月21日）

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