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3d遷移金属水酸化物ナノシート・グラフェンの複合材料を用いた貴金属代替触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K13296
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
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 坂井 伸行  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, 主任研究員 (70431822)
研究協力者 馬 ウェー  
孫 鵬展  
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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード電極触媒 / 遷移金属 / 水酸化物 / グラフェン / ナノシート / 触媒 / 複合材料 / 水分解
研究成果の概要

異種遷移金属組成(Ni2+-Mn3+等)層状複水酸化物(LDH)ナノシートを合成し、反対電荷をもつ酸化グラフェン(GO)または還元型酸化グラフェン(rGO)と直接混合して、自己組織化的に超格子構造を形成できることを明らかにした。超格子構造を有する複合材料を電極触媒として水の電気分解による酸素発生反応を考察した。酸化グラフェンは触媒活性を殆ど示さなかったのに対し、遷移金属LDHナノシートは酸素発生を高効率的に促進することが明らかになった。特に、組成及び構造を最適化したLDH/rGO複合材料は過電圧が約0.26 V、Tafel勾配が約46 mV/decadeに達する優れた触媒性能が得られた。

報告書

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

    (9件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [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] 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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Efficient Electrocatalyst via Molecular Hybridization of NiMn Layered Double Hydroxide Nanosheets and Graphene2016

    • 著者名/発表者名
      Wei Ma, Renzhi Ma, Jinghua Wu, Pengzhan Sun, Xiaohe Liu, Kechao Zhou, Takayoshi Sasaki
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 19 ページ: 10425-10432

    • DOI

      10.1039/c6nr00988c

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [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] Functional hybrid nanocomposites and membranes of hydroxide nanosheets/graphene2016

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma, Wei Ma, Xiaohe Liu, Takayoshi Sasaki
    • 学会等名
      IUPAC 12th International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-XII)
    • 発表場所
      中国湖南省長沙市
    • 年月日
      2016-10-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemical synthesis and hetero-assembly of 2D hydroxide nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma
    • 学会等名
      NCKU - MANA Workshop on 2D Materials
    • 発表場所
      日本茨城県つくば市
    • 年月日
      2016-08-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular Hybridization of Graphene and Transition Metal Hydroxide Nanosheets for Electrochemical Applications2015

    • 著者名/発表者名
      Renzhi Ma
    • 学会等名
      2015 International Graphene Innovation Conference (GRAPCHINA 2015)
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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