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低次元ナノ構造水酸化物の形態や構造制御による機能チューニング

研究課題

研究課題/領域番号 15H03534
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料化学
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

馬 仁志  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (90391218)

連携研究者 高田 和典 (海老名 保男)  物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料拠点, 拠点長 (30354400)
研究協力者 孫 鵬展  
馬 ウェー  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2015年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード水酸化物 / ナノシート / イオン伝導 / 複合材料 / 燃料電池 / 遷移金属 / ナノ構造 / 機能開拓 / ナノコーン / イオン交換 / グラフェン / 脱塩処理
研究成果の概要

水酸化物ナノシートと酸化グラフェンを分子レベルで複合化することによって、超格子構造を有するハイブリッド薄膜・メンブレンを創製し、これが高選択的イオン分離・輸送特性(1価対3価陽イオンの相対選択倍率が30以上)を示すことを明らかにした。また、水酸化物ナノシートが10-1 S/cmに近く、非常に高いイオン伝導性を示すことを発見した。この伝導率は従来の水酸化物イオン伝導体と比べ10~100倍という高い値である 。これとは対照的に、ナノシートの厚み方向の伝導率は僅か10-6 S/cm程度であることが分かった。この異方的伝導特性はナノシートの2次元構造に起因していると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Recent progress on exploring exceptionally high and anisotropic H+/OH ion conduction in two-dimensional materials2018

    • 著者名/発表者名
      Pengzhan Sun, Renzhi Ma,Takayoshi Sasaki
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 9 号: 1 ページ: 33-43

    • DOI

      10.1039/c7sc04019a

    • 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] Liquid phase exfoliation of MoS2 assisted by formamide solvothermal treatment and enhanced electrocatalytic activity based on (H3Mo12O40P/MoS2)n multilayer structure2017

    • 著者名/発表者名
      Jinzhao Huang, Xiaolong Deng, Hao Wan, Fashen Chen, Yifan Lin, Xijin Xu, Renzhi Ma, Takayoshi Sasaki
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 6 号: 4 ページ: 5227-5237

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.7b04873

    • 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] Layered rare-earth hydroxide nanocones with facile host composition modification and anionexchange feature: Topotactic transformation into oxide nanocones for upconversion2017

    • 著者名/発表者名
      Yishun Zhong, Gen Chen, Xiaohe Liu, Dan Zhang, Ning Zhang, Junhui Li, Shuquan Liang, Renzhi Ma, Guanzhou Qiu
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 24 ページ: 8185-8191

    • DOI

      10.1039/c7nr02001e

    • 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] Large-scale preparation, chemical exfoliation, and structural modification of layered zinc hydroxide nanocones: Transformation into zinc oxide nanocones for enhanced photocatalytic properties2017

    • 著者名/発表者名
      Dan Zhang, Xiaohe Liu, Hao Wan, Ning Zhang, Shuquan Liang, Renzhi Ma, Guanzhou Qiu
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 5 号: 7 ページ: 5869-5879

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.7b00597

    • 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] Single-layer nanosheets with exceptionally high and anisotropic hydroxyl ion conductivity2017

    • 著者名/発表者名
      Pengzhan Sun, Renzhi Ma, Xueyin Bai, Kunlin Wang, Hongwei Zhu, Takayoshi Sasaki
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 2 号: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.1602629

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Intrinsic High Water/Ion Selectivity of Graphene Oxide Lamellar Membranes in Concentration Gradient-Driven Diffusion2016

    • 著者名/発表者名
      P. Sun, R. Ma, H. Deng, Z. Song, Z. Zhen, K. Wang, T. Sasaki, Z. Xu, and H. Zhu
    • 雑誌名

      CHEMICAL SCIENCE

      巻: 7 号: 12 ページ: 6988-6994

    • DOI

      10.1039/c6sc02865a

    • 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] Controllable fabrication of urchin-like Co3O4 hollow spheres for highperformance supercapacitors and lithium-ion batteries2016

    • 著者名/発表者名
      Fashen Chen, Xiaohe Liu, Zhian Zhang, Ning Zhang, Anqiang Pan, Shuquan Liang, Ma RZ
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 45 号: 38 ページ: 15155-15161

    • DOI

      10.1039/c6dt02603f

    • 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] Highly Selective Charge-Guided Ion Transport through a Hybrid Membrane Consisting of Anionic Graphene Oxide and Cationic Hydroxide Nanosheets Superlattice Units2016

    • 著者名/発表者名
      Pengzhan Sun, Renzhi Ma, Wei Ma, Jinghua Wu, Kunlin Wang, Takayoshi Sasaki, Hongwei Zhu
    • 雑誌名

      NPG Asia Materials

      巻: 8 号: 4 ページ: e259-e259

    • DOI

      10.1038/am.2016.38

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Perovskite Solar Cell Using a Two-Dimensional Titania Nanosheet Thin Film as the Compact Layer2015

    • 著者名/発表者名
      Can Li, Yahui Li, Yujin Xing, Zelin Zhang, Xianfeng Zhang, Zhen Li, Yantao Shi, Tingli Ma, Renzhi Ma, Kunlin Wang, Jinquan Wei
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 7 号: 28 ページ: 15117-15122

    • DOI

      10.1021/acsami.5b01959

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Chemical synthesis and hetero-assembly of 2D hydroxide nanosheets for energy-related applications2018

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma, Takayoshi Sasaki
    • 学会等名
      KEIO International Symposium on 2D Materials 2018 (K2D-18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2D functional nanosheets: Soft chemical synthesis, assembly and properties2017

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma, Takayoshi Sasaki
    • 学会等名
      The 12th Japan-France Workshop on Nano-materials (NanoMat2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion conducting and electrocatalytic properties of single-layer metal hydroxide nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma, Pengzhan Sun, Wei Ma, Takayoshi Sasaki
    • 学会等名
      IUPAC 13th International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-XIII)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノシートと酸化グラフェンとのヘテロ集積材料2017

    • 著者名/発表者名
      馬仁志、佐々木高義
    • 学会等名
      グラフェン・酸化グラフェン合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Soft chemical exfoliation of layered oxides and hydroxides: 2D functional nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma, Takayoshi Sasaki
    • 学会等名
      RIKEN CEMS Topical Meeting 2016
    • 発表場所
      日本埼玉県和光市理化学研究所
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Two-dimensional hydroxide nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma, Takayoshi Sasaki
    • 学会等名
      International Forum on Advanced Functional Materials for Young Scientists
    • 発表場所
      中国アモイ厦門理工大学
    • 年月日
      2016-04-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 二次元ナノシートのヘテロ集積化とその応用2015

    • 著者名/発表者名
      馬仁志
    • 学会等名
      表面技術協協会関東支部講演会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Function Exploration of Hetero-assembled Redoxable Nanosheets and Graphene2015

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium of Advanced Inorganic Materials
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition-metal Based Hydroxide Nanostructures with Diverse Application Prospects2015

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma
    • 学会等名
      IUPAC 11th International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • 発表場所
      Qinhuangdao, China
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 燃料電池および水電解装置2016

    • 発明者名
      馬仁志、佐々木高義、孫鵬展
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-251111
    • 出願年月日
      2016-12-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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