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Nanoporous metal films electrodeposited in bicontinuous microemulsion for electrochemical applications

Research Project

Project/Area Number 20K15369
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

Shiba Shunsuke  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 助教 (70823251)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords両連続相マイクロエマルション / メッキ / 動的ソフトテンプレート / ナノポーラス金属膜 / メタノール酸化 / 溶存酸素還元 / 電析 / ナノポーラス金属 / 電極触媒 / ソフトテンプレート / 電解メッキ / 微小ナノ多孔質金電極 / メタノール酸化反応 / 酸素還元反応 / アノーディックストリッピングボルタンメトリ
Outline of Research at the Start

両連続相マイクロエマルション(BME)を利用したナノ多孔質金属薄膜のメッキ形成法を開発する。BMEは、界面活性剤に仕切られた水相と油相のナノ流路が、両連続状態で三次元網目状に絡まった溶液である。この水相にのみ金属イオンを分配、固体電極を浸して電析することで、油相部分が空隙となるナノ多孔質金属薄膜を形成する。電析やBME条件により薄膜構造を制御し、電極触媒としての応用開拓を目的とする。

Outline of Final Research Achievements

Bicontinuous microemulsion (BME) has intertwined three-dimensional networks composed of aqueous and oil nanochannels compartmentalized by surfactant and cosurfactant. In this research, new approach for the bottom-up synthesis of nanoporous metal thin films based on metal electrodeposition from a BME was developed. Metal ions dissolved in the aqueous phase of the BME. Therefore, electrodeposition reaction proceeds only in the aqueous nanochannel. Moreover, imperfect templating was achieved by decreasing metal ion concentration. Therefore, we successfully form the various morphologies of nanoporous metal thin films not only on the gold bulk electrode but also on the gold microelectrode. that reflect the reticulated structure of the aqueous channel in the BME. One of the nanoporous gold (Au) thin film exhibited high electrocatalytic activity toward methanol oxidation reaction and arsenic reduction reaction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金、白金、銀等は、メタノール酸化反応だけでなく、酸素還元反応や二酸化炭素還元反応に対しても高い電極触媒活性を示すことがわかっており、その活性は構造のみならず合成プロセスに強く依存する。本研究では、金を中心として様々なサイズ・形状のナノポーラス金属膜を、同一手法にて作り分けることに成功した点で学術的意義が高い。さらに、燃料電池や化合物変換を目的としたエネルギー変換デバイスに応用可能であり、カーボンニュートラルの実現に寄与する点で社会的意義が高い。さらに、金は金チオール結合による表面修飾が用意であり、センサ基板したがって、

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Arsenic Detection with Porous Gold Microelectrode Prepared via Dynamic Soft Templating2021

    • Author(s)
      Shunsuke Shiba, Masanobu Matsuguchi
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 181

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3068

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2021-01-22
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monolithic Au Nanoscale Films with Tunable Nanoporosity Prepared via Dynamic Soft Templating for Electrocatalytic Oxidation of Methanol2020

    • Author(s)
      Shunsuke Shiba, Shoei Hirabayashi, Osamu Niwa, Dai Kato, Masashi Kunitake, Masanobu Matsuguchi
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 3 Issue: 8 Pages: 7750-7760

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c01316

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 両連続相マイクロエマルションにおけるイオン拡散挙動2022

    • Author(s)
      芝駿介, 國武雅司, 加藤大, 丹羽修, 松口正信
    • Organizer
      電気化学会第89回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 両連続相マイクロエマルションを 電析反応場とした多孔質金属膜形成法の開発2022

    • Author(s)
      芝駿介
    • Organizer
      第9回IROASTシンポジウム -NANO-ORGANICS AND NANO-HYBRIDS-
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 動的ソフトテンプレート法によるポーラス金ナノシート膜の合成と電極触媒への応用2021

    • Author(s)
      芝駿介, 松口正信, 國武雅司, 丹羽修, 加藤大
    • Organizer
      2021年電気化学秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 両連続相マイクロエマルションを用いた動的ソフトテンプレート法によるモノリシックナノ多孔質金の形成および電極触媒への応用2021

    • Author(s)
      平林捷永, 芝駿介, 松口正信, 國武雅司, 丹羽修, 加藤大
    • Organizer
      2021年電気化学秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 両連続相マイクロエマルションを用いた多孔質銀ナノ材料の開発、およびその形態制御2021

    • Author(s)
      藤井雅生, 芝駿介, 松口正信, 國武雅司, 丹羽修, 加藤大
    • Organizer
      2021年電気化学秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic soft templating of monolithic Au thin film electrodeposited from bicontinuous microemulsion2020

    • Author(s)
      Shunsuke Shiba, Shoei Hirabayashi, Osamu Niwa, Dai Kato, Masashi Kunitake, Masanobu Matsuguchi
    • Organizer
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Science (PRiME)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動的ソフトテンプレート法によるナノ多孔質金薄膜のメッキ形成および電気化学分析への応用2020

    • Author(s)
      芝駿介, 平林捷永, 丹羽修, 加藤大, 國武雅史, 松口正信
    • Organizer
      日本分析化学会第69年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ多孔質金属薄膜電極を利用した直接電子移動型薬剤代謝センサの開発2020

    • Author(s)
      芝 駿介
    • Organizer
      第24回徳島地区分析技術セミナー
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ach.ehime-u.ac.jp/phys/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/7000028726

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 愛媛大学応用物理化学研究室HP

    • URL

      http://www.ach.ehime-u.ac.jp/phys/

    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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