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異常原子価鉄イオンによる酸素発生触媒の活性化とその機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H04169
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 金属・資源生産工学
研究機関東京大学 (2016-2017)
大阪府立大学 (2015)

研究代表者

八木 俊介  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60452273)

研究分担者 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)
連携研究者 山田 幾也  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)
池野 豪一  大阪府立大学, 研究推進機構, 講師 (30584833)
平井 慈人  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)
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
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2015年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
キーワード電気化学触媒 / 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
研究成果の概要

産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として,ペロブスカイト型酸化物が注目されている.本研究助成により,Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン(Fe4+イオン)が,酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを明らかにするとともに,四重ペロブスカイト型酸化物の構造に起因する活性発現のメカニズムを提唱した.さらに,もともと酸素還元反応に対して活性が高いマンガン系酸化物の構造を四重ペロブスカイト型とすることにより,酸素発生反応,酸素還元反応の両方に対して高い活性を有する二機能性電気化学触媒AMn3Mn4O12 (A=Ca, La)の開発を行った.

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

    (40件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

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

    • 著者名/発表者名
      A. Takamatsu, I. Yamada, S. Yagi, H. Ikeno
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 51 ページ: 28403-28411

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b10748

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Fermi Liquids as Highly Active Oxygen Evolution Reaction Catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      S. Hirai, S. Yagi, W.-T. Chen, F.-C. Chou, N. Okazaki, T. Ohno, H. Suzuki, T. Matsuda
    • 雑誌名

      Adv. Sci.

      巻: 4 号: 10 ページ: 1700176-1700176

    • DOI

      10.1002/advs.201700176

    • 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] 酸素発生触媒開発の新たな展開2017

    • 著者名/発表者名
      YAGI Shunsuke、IKENO Hidekazu、YAMADA Ikuya
    • 雑誌名

      資源と素材

      巻: 133 号: 11 ページ: 264-269

    • DOI

      10.2473/journalofmmij.133.264

    • NAID

      130006233688

    • ISSN
      1881-6118, 1884-0450
    • 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
  • [雑誌論文] Bifunctional Oxygen Reaction Catalysis of Quadruple Manganese Perovskites2017

    • 著者名/発表者名
      kuya Yamada, Hiroshi Fujii, Akihiko Takamatsu, Hidekazu Ikeno, Kouhei Wada, Hirofumi Tsukasaki, Shogo Kawaguchi, Shigeo Mori, and Shunsuke Yagi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 29 号: 4 ページ: 1603004-1603004

    • DOI

      10.1002/adma.201603004

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CaCu3Fe4O12の優れた電気化学触媒特性2017

    • 著者名/発表者名
      八木俊介, 山田幾也
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 52 ページ: 41-47

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First-principles calculations of the OH- adsorption energy on perovskite oxide2016

    • 著者名/発表者名
      Hideo Ohzuku, Hidekazu Ikeno, Ikuya Yamada and Shunsuke Yagi
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1763 ページ: 040005-040005

    • DOI

      10.1063/1.4961353

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 新しい酸素発生触媒材料の高圧合成2016

    • 著者名/発表者名
      山田幾也, 八木俊介
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 26 ページ: 247-252

    • NAID

      130005416293

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 酸素発生反応に高い活性を有するペロブスカイト酸化物触媒2016

    • 著者名/発表者名
      八木俊介, 山田幾也
    • 雑誌名

      FC Report

      巻: 34 ページ: 52-55

    • NAID

      40020828515

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of the Oxygen Evolution Reaction in Mn3+-based Electrocatalysts: Correlation between Jahn-Teller Distortion and Catalytic Activity2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hirai, S. Yagi, A. Seno, M. Fujioka, T. Ohno, T. Matsuda
    • 雑誌名

      RSC advances

      巻: 6 号: 3 ページ: 2019-2019

    • DOI

      10.1039/c5ra22873e

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Covalency-reinforced oxygen evolution reaction catalyst2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yagi, I. Yamada, H. Tsukasaki, A. Seno,M. Murakami, H. Fujii, H. Chen,N. Umezawa, H. Abe, N. Nishiyama, S. Mori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 6 号: 1 ページ: 8249-8249

    • DOI

      10.1038/ncomms9249

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] マンガン酸化物における酸素発生活性の支配因子2017

    • 著者名/発表者名
      平井 慈人, 八木 俊介, 大野 智也, 松田 剛
    • 学会等名
      平成29年度資源・素材学会 春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 酸素発生酸化物触媒の活性化2017

    • 著者名/発表者名
      八木 俊介, 池野 豪一, 山田幾也
    • 学会等名
      表面技術協会 第135回講演大会
    • 発表場所
      東洋大学 川越キャンパス
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超高圧下におけるペロブスカイト型酸化物の合成と酸素発生触媒評価2017

    • 著者名/発表者名
      浅井海成, 山田幾也, 高松晃彦, 小槻日出夫, 池野豪一, 八木俊介
    • 学会等名
      日本高圧力学会 第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による四重ペロブスカイト型酸化物の表面安定性と酸素発生過電圧の評価2017

    • 著者名/発表者名
      高松晃彦, 池野豪一, 山田幾也, 八木俊介
    • 学会等名
      日本高圧力学会 第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水素および酸素製造のための電気化学触媒開発2017

    • 著者名/発表者名
      八木俊介
    • 学会等名
      2017年度第3回生研サロン
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 異常高原子価イオンを含むペロブスカイト型酸化物の超高圧合成と酸素発生触媒活性2017

    • 著者名/発表者名
      浅井海成, 山田幾也, 高松晃彦, 小槻日出夫, 池野豪一, 八木俊介
    • 学会等名
      2017年電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 四重ペロブスカイト型酸化物表面における酸素発生過電圧の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      高松晃彦, 池野豪一, 山田幾也, 八木俊介
    • 学会等名
      2017年度電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 熱力学データを利用した無機材料の液相合成プロセス設計2016

    • 著者名/発表者名
      八木 俊介
    • 学会等名
      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
    • 発表場所
      豊橋技科大学
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧合成法がもたらす酸素発生触媒の新展開2016

    • 著者名/発表者名
      平井 慈人, 八木 俊介, 陳 威廷, 大野 智也, 鈴木 久男, 松田 剛
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高圧合成法を用いたペロブスカイト Mn 酸化物における酸素発生触媒材料の開発2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 央, 山田 幾也, 高松 晃彦, 池野 豪一, 和田 光平, 八木 俊介
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高圧条件で合成された鉄ペロブスカイト型酸化物における酸素発生触媒活性2016

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 酸素発生触媒の活性化と安定化2016

    • 著者名/発表者名
      八木 俊介, 山田 幾也
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 四重ペロブスカイト型酸化物の酸素発生触媒性能と電子状態2016

    • 著者名/発表者名
      高松 晃彦, 池野 豪一, 山田 幾也, 八木 俊介
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト酸素発生触媒のマテリアルズインフォマティクス2016

    • 著者名/発表者名
      小槻 日出夫, 瀬野 晃大, 白川 拓人, 池野 豪一, 山田 幾也, 八木 俊介
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 様々な価数状態を有するペロブスカイト酸化物の酸素発生触媒活性2016

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マンガン酸化物における酸素還元活性支配因子の探索2016

    • 著者名/発表者名
      平井 慈人, 大野 智也, 松田 剛, 八木 俊介, 陳 威廷
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mn系酸素発生触媒の第一原理計算2016

    • 著者名/発表者名
      高松 晃彦, 池野 豪一, 山田 幾也, 八木 俊介
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト型マンガン酸化物における酸素発生触媒材料の開発2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 央, 山田 幾也, 和田 光平, 八木 俊介
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物の電子状態と酸素発生触媒活性との関連性2016

    • 著者名/発表者名
      小槻 日出夫, 池野 豪一, 山田 幾也, 八木 俊介
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物LaBO3 の酸素発生触媒活性2016

    • 著者名/発表者名
      瀬野 晃大, 山田 幾也, 和田 光平, 八木 俊介
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 共有結合性の向上による酸素発生触媒の安定化2016

    • 著者名/発表者名
      八木俊介
    • 学会等名
      先進セラミックス第 124 委員会 第 149 回会議
    • 発表場所
      大阪府立大学i-siteなんば(大阪)
    • 年月日
      2016-02-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸素還元ならびに酸素発生触媒の新展開2016

    • 著者名/発表者名
      平井 慈人, 八木 俊介, 藤岡 正弥, 大野 智也, 松田 剛
    • 学会等名
      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
    • 発表場所
      北海道大学フロンティア化学教育研究センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学触媒としてのペロブスカイト酸化物2016

    • 著者名/発表者名
      八木 俊介
    • 学会等名
      材料どうでしょう
    • 発表場所
      慶應大学 矢上キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 共有結合性の向上による酸素発生触媒の活性化2015

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 新規酸素発生反応触媒の構造・活性2015

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト型マンガン酸化物における電気化学反応触媒の開発2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 央, 山田 幾也, 八木 俊介
    • 学会等名
      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物におけるOH-吸着エネルギーの第一原理計算2015

    • 著者名/発表者名
      小槻 日出夫, 池野 豪一, 山田 幾也, 八木 俊介
    • 学会等名
      平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東京大学 生産技術研究所 持続型エネルギー・材料統合研究センター 八木研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 酸素発生反応用ペロブスカイト酸化物触媒2015

    • 発明者名
      八木 俊介, 山田 幾也, 和田 光平
    • 権利者名
      八木 俊介, 山田 幾也, 和田 光平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-06-01
    • 取得年月日
      2016-12-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 酸素発生反応用ペロブスカイト酸化物触媒2015

    • 発明者名
      八木 俊介, 山田 幾, 和田 光平
    • 権利者名
      八木 俊介, 山田 幾, 和田 光平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-06-01
    • 取得年月日
      2016-01-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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