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Activation and its mechanism of oxygen evolution reaction catalysts by unusual valence iron ions

Research Project

Project/Area Number 15H04169
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Metal making/Resorce production engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo (2016-2017)
Osaka Prefecture University (2015)

Principal Investigator

Yagi Shunsuke  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60452273)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅澤 直人  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 光触媒材料センター, 主任研究員 (20455273)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) YAMADA Ikuya  大阪府立大学, 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 マテリアル工学分野, 准教授 (30378880)
IKENO Hidekazu  大阪府立大学, 研究推進機構, 講師 (30584833)
HIRAI Shigeto  北見工業大学, 地球環境工学科 先端物質材料工学コース, 助教 (80756669)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2015: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Keywords電気化学触媒 / 酸素発生反応 / 酸素還元反応 / 異常原子価イオン / 結晶構造 / 二機能性触媒 / 電極 / 過電圧 / ターフェルプロット / 交換電流密度 / 活性化エネルギー / 電極反応 / 異常高原子価 / 水電解 / 四重ペロブスカイト / 触媒・化学プロセス / 高圧合成 / 構造解析
Outline of Final Research Achievements

Perovskite oxides have been attracting attention as catalysts having high catalytic activities for the oxygen evolution reaction (OER), which is an essential reaction for industrial applications. By the support of this research grant, we clarified that unusual iron ions (Fe4+ ions) at B sites in the perovskite structure play an important role to achieve the high catalytic activity for OER, and we proposed the mechanism explaining the reason why the quadruple perovskite oxides have high catalytic activities for OER based on the structural analyses observations. Furthermore, bifunctional electrochemical catalysts AMn3Mn4O12 (A=Ca, La) were developed, which were active for both the OER and oxygen reduction reaction (ORR) by changing the structure of manganese oxides originally active for ORR to quadruple perovskite.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (40 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (27 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Oxygen Evolution via Bridging Inequivalent Dual Site Reaction: First-Principles Study of a Quadruple Perovskite Oxide Catalyst2017

    • Author(s)
      A. Takamatsu, I. Yamada, S. Yagi, H. Ikeno
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 121 Issue: 51 Pages: 28403-28411

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b10748

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      S. Hirai, S. Yagi, W.-T. Chen, F.-C. Chou, N. Okazaki, T. Ohno, H. Suzuki, T. Matsuda
    • Journal Title

      Adv. Sci.

      Volume: 4 Issue: 10 Pages: 1700176-1700176

    • DOI

      10.1002/advs.201700176

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    • Author(s)
      YAGI Shunsuke、IKENO Hidekazu、YAMADA Ikuya
    • Journal Title

      Journal of MMIJ

      Volume: 133 Issue: 11 Pages: 264-269

    • DOI

      10.2473/journalofmmij.133.264

    • NAID

      130006233688

    • ISSN
      1881-6118, 1884-0450
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    • Author(s)
      kuya Yamada, Hiroshi Fujii, Akihiko Takamatsu, Hidekazu Ikeno, Kouhei Wada, Hirofumi Tsukasaki, Shogo Kawaguchi, Shigeo Mori, and Shunsuke Yagi
    • Journal Title

      Advanced Materials

      Volume: 29 Issue: 4 Pages: 1603004-1603004

    • DOI

      10.1002/adma.201603004

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      Hideo Ohzuku, Hidekazu Ikeno, Ikuya Yamada and Shunsuke Yagi
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 1763 Pages: 040005-040005

    • DOI

      10.1063/1.4961353

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      山田幾也, 八木俊介
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      高圧力の科学と技術

      Volume: 26 Pages: 247-252

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      130005416293

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      八木俊介, 山田幾也
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      FC Report

      Volume: 34 Pages: 52-55

    • NAID

      40020828515

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      S. Hirai, S. Yagi, A. Seno, M. Fujioka, T. Ohno, T. Matsuda
    • Journal Title

      RSC advances

      Volume: 6 Issue: 3 Pages: 2019-2019

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      10.1039/c5ra22873e

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      S. Yagi, I. Yamada, H. Tsukasaki, A. Seno,M. Murakami, H. Fujii, H. Chen,N. Umezawa, H. Abe, N. Nishiyama, S. Mori
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 8249-8249

    • DOI

      10.1038/ncomms9249

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      表面技術協会 第135回講演大会
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      東洋大学 川越キャンパス
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      2017-03-09
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      八木 俊介
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      第47回中部化学連合講演会, 特別討論会:溶液化学反応設計のための化学熱力学の活用
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      豊橋技科大学
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      2016-10-26
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      筑波大学大学会館
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      2016-10-26
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      広島大学東広島キャンパス
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      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
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      広島大学東広島キャンパス
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      2016-09-07
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      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
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      2016-09-07
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      白川 拓人, 山田 幾也, 小槻 日出夫, 池野 豪一, 森 茂生, 和田 光平, 八木 俊介
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      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
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      広島大学東広島キャンパス
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      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
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      2016-03-29
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      2016-03-29
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      電気化学会第83回大会
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      大阪府立大学i-siteなんば(大阪)
    • Year and Date
      2016-02-02
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      日本セラミックス協会東北北海道支部第24回北海道地区セミナー2016
    • Place of Presentation
      北海道大学フロンティア化学教育研究センター
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    • Author(s)
      八木 俊介
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      八木 俊介, 山田 幾也,塚崎 裕文, 瀬野 晃大, 藤井 央, 梅澤 直人, 阿部 英樹, 森 茂生
    • Organizer
      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
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      愛媛大学(愛媛)
    • Year and Date
      2015-09-09
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      山田 幾也, 八木 俊介, 塚崎 裕文, 瀬野 晃大, 藤井 央, 梅澤 直人, 阿部 英樹, 森 茂生
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      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
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      愛媛大学(愛媛)
    • Year and Date
      2015-09-09
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      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
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      愛媛大学(愛媛)
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015-09-09
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    • URL

      http://www.yagi.iis.u-tokyo.ac.jp/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 酸素発生反応用ペロブスカイト酸化物触媒2015

    • Inventor(s)
      八木 俊介, 山田 幾也, 和田 光平
    • Industrial Property Rights Holder
      八木 俊介, 山田 幾也, 和田 光平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-06-01
    • Acquisition Date
      2016-12-28
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      八木 俊介, 山田 幾, 和田 光平
    • Industrial Property Rights Holder
      八木 俊介, 山田 幾, 和田 光平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-06-01
    • Acquisition Date
      2016-01-15
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URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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