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酸化グラフェンハイブリッドに基づいたエネルギーデバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15F15347
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 エネルギー関連化学
研究機関熊本大学

研究代表者

速水 真也  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30321912)

研究分担者 KARIM MOHAMMAD  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-11-09 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
キーワード酸化グラフェン / プロトン伝導 / 半導体 / ハイブリッド
研究実績の概要

研究代表者は、GOナノシートおよびGOペーパーのプロトン伝導が、1 × 10-2 S cm-1程度のNafionに匹敵する非常に高いプロトン伝導度を示すことを世界に先駆けて発見し、またそれらのキャパシタ特性の発現も見出した。これらはいずれもGOナノシートの酸素官能基を経由するプロトン伝導によることも明らかにしている。またGOは、グラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素官能基が付加して負電荷・親水性のため様々なカチオン性の物質とハイブリッドを形成する。すなわち水素イオンや金属イオンなどとハイブリッドを形成させることができる。カチオン性の機能性有機化合物や機能性金属錯体カチオンとのハイブリッド化では、磁性体や伝導体などとのハイブリッド化が可能であり、新しいGOおよびrGOハイブリッドの世界を切り開くことが可能になった。また光電気化学を組み合わせることにより、発光の電圧制御も可能であることが分かっている。またrGOナノシートから光生成した電子・ホールの動きを明確にし、高効率電荷分離を発見した。さらに、液中パルスプラズマによる新規GOナノシートの合成方法を確立し、サイズ制御や窒素あるいはハロゲン原子などのドーピングに成功した。また半導体ナノシートの精密合成により極限の薄さを持つ光触媒や二次元材料特有の光機能を持つナノシートの開発にこれまで成功した。ナノシートを利用すると、従来の手法では作製が非常に難しい極限の触媒構造やデバイス構造等を作製・評価できると期待され、これまでに、ナノシートpn接合を作製し、その接合体の光触媒を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Shahjalal University(Bangladesh)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Superionic conductivity in hybrid of 3-hydroxypropanesulfonic acid and graphene oxide2017

    • 著者名/発表者名
      K. Wakata, M. R. Karim, M. S. Islam, R. Ohtani, M. Nakamura, M. Koinuma, S. Hayami
    • 雑誌名

      Chemistry-an Asian Journal

      巻: 12 号: 2 ページ: 194-197

    • DOI

      10.1002/asia.201601488

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of hydrophilic groups in acid intercalated graphene oxide as a superionic conductor2017

    • 著者名/発表者名
      Wakata Kosuke、Islam Md. Saidul、Karim Mohammad Razaul、Hatakeyama Kazuto、Rabin Nurun Nahar、Ohtani Ryo、Nakamura Masaaki、Koinuma Michio、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 7 号: 35 ページ: 21901-21905

    • DOI

      10.1039/c7ra01634d

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interlayer Void Space as the Key Semipermeable Site for Sieving Molecules and Leaking Ions in Graphene Oxide Filter2017

    • 著者名/発表者名
      Karim Mohammad Razaul、Islam Md. Saidul、Rabin Nurun Nahar、Takehira Hiroshi、Wakata Kosuke、Nakamura Masaaki、Ohtani Ryo、Toda Kei、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 2 号: 15 ページ: 4248-4254

    • DOI

      10.1002/slct.201700503

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of an All Solid State Battery Incorporating Graphene Oxide as Proton Conductor2017

    • 著者名/発表者名
      Shudo Yuta、Islam Md. Saidul、Karim Mohammad Razaul、Rabin Nurun Nahar、Wakata Kosuke、Ohtani Ryo、Nakamura Masaaki、Lindoy Leonard F.、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      Global Challenges

      巻: 1 号: 6 ページ: 1700054-1700054

    • DOI

      10.1002/gch2.201700054

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoreduction Dependent p- and n-Type Semiconducting Field-Effect Transistor Properties in Undoped Reduced Graphene Oxide2017

    • 著者名/発表者名
      Takehira Hiroshi、Islam Md. Saidul、Karim Mohammad Razaul、Shudo Yuta、Ohtani Ryo、Lindoy Leonard F.、Taniguchi Takaaki、Osada Minoru、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 2 号: 24 ページ: 6941-6944

    • DOI

      10.1002/slct.201701509

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Proton conductors produced by chemical modifications of carbon allotropes, perovskites and metal organic frameworks2016

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Razaul Karim, Kazuto Hatakeyama, Michio Koinuma, Shinya Hayami
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 5 号: 16 ページ: 7243-7256

    • DOI

      10.1039/c6ta10923c

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic and Liquid Crystalline Property of Long-Alkyl Chain Appended Iron(II) Imidazole Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      M. R. Karim, H. Takehira, M. M. Rahman, A. M. Asiri, M. K. Abdullah, R. Ohtani, S. Hayami
    • 雑誌名

      J. Organomet. Chem.

      巻: 808 ページ: 42-47

    • DOI

      10.1016/j.jorganchem.2016.02.014

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photocurrent Generation of Graphene Oxide Hybrid with Ru(II) Complex2016

    • 著者名/発表者名
      T. Matsui, M. R. Karim, H. Takehira, M. Nakamura, R. Ohtani, M. Koinuma, S. Hayami
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 45 号: 3 ページ: 365-367

    • DOI

      10.1246/cl.151123

    • NAID

      130005132153

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reduced Graphene Oxide-Transition Metal Hybrids as p-Type Semiconductors for Acetaldehyde Sensing2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Murashima, M. R. Karim, R. Furue, T. Matsui, H. Takehira, K. Wakata, K. Toda, R. Ohtani, M. Nakamura, S. Hayami
    • 雑誌名

      Inorg. Chem. Front.

      巻: 3 号: 6 ページ: 842-848

    • DOI

      10.1039/c6qi00058d

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermally Stable Super Ionic Conductor from Carbon Sphere Oxide2016

    • 著者名/発表者名
      M. S. Islam, M. R. Karim, K. Hatakeyama, H. Takehira, R. Ohtani, M. Nakamura, M. Koinuma, S. Hayami
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 11 号: 16 ページ: 2322-2327

    • DOI

      10.1002/asia.201600835

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Interlayer Distance and Oxygen Content on Proton Conductivity of Graphite Oxide2016

    • 著者名/発表者名
      M. R. karim, M. S. Islam, K. Hatakeyama, M. Nakamura, R. Ohtani, M. Koinuma, S. Hayami
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 38 ページ: 21976-21982

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b06301

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In Situ Generation of Silicon Oxycarbide Phases on Reduced Graphene Oxide for Li Ion Battery Anode2016

    • 著者名/発表者名
      M. S. Islam, M. R. Karim, S. Islam, J. Kim, N. N. rabin, R. Ohtani, M. Nakamura, S. Hayami
    • 雑誌名

      Chemistry Select

      巻: 1 号: 20 ページ: 6429-6433

    • DOI

      10.1002/slct.201601363

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [備考] Recent research

    • URL

      http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~hayami/recent%20research.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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