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イオン液体を用いた異元素含有ゼオライト鋳型炭素の合成と応用(国際共同研究強化)

研究課題

研究課題/領域番号 15KK0196
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 ナノ材料工学
研究機関東北大学

研究代表者

西原 洋知  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80400430)

研究協力者 Shimizu George  University of Calgary, Department of Chemistry, Professor
研究期間 (年度) 2016 – 2018
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
キーワード鋳型炭素 / 有機結晶 / 金属有機構造体 / カーボンアロイ / 触媒
研究成果の概要

イオン液体を原料とし、ホウ素と窒素を含有するゼオライト鋳型炭素の合成に成功し、異元素に起因する電気化学的性質の変化を確認した。また、金属有機構造体と多孔性カーボンとの融合を志向した研究を進め、規則構造性カーボン材料を鋳型フリーで調製する方法の開発に成功した。ゼオライト鋳型炭素の形成機構ならびに構造解析に関しても化学的視点からより深い理解が進み、カーボン科学が大きく進展した。さらに、カナダ国内の多くの研究者らの研究室を訪問し、研究ディスカッションを行うと共に新しい共同研究を複数開始することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

白金などの貴金属は触媒の分野では大量に消費されているが、資源の枯渇が世界的な問題となっている。そこで本研究では、貴金属と同じ働きをする触媒を、カーボンや安価な遷移金属といった資源豊富な元素で置き換えるための基礎的検討を行った。いわば現代の錬金術である。カナダの専門家らの協力を得て化学的手法を駆使することで、従来は不可能であった化学構造が明確なカーボン系新触媒の開発に成功した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] University of Calgary(カナダ)2017

    • 年月日
      2017-04-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Zeolite-templated carbons; three-dimensional microporous graphene frameworks2018

    • 著者名/発表者名
      H. Nishihara, T. Kyotani
    • 雑誌名

      ChemComm

      巻: 54 号: 45 ページ: 5648-5673

    • DOI

      10.1039/c8cc01932k

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultraporous nitrogen-doped zeolite-templated carbon for high power density aqueous-based supercapacitors2018

    • 著者名/発表者名
      Maria Jose Mostazo-Lopez, Ramiro Ruiz-Rosas, Alberto Castro-Muniz, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani, Emilia Morallon, Diego Cazorla-Amoros
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 129 ページ: 510-519

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.12.050

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microsphere Assemblies via Phosphonate Monoester Coordination Chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      Kamila J. Bladek, Margaret E. Reid, Hirotomo Nishihara, Farid Akhtar, Benjamin S. Gelfand, George K. H. Shimizu
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 24 号: 7 ページ: 1533-1538

    • DOI

      10.1002/chem.201705985

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Graphene-basd ordered framework with a diverse range of carbon polygons formed in zeolite nanochannels2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara, Hiroyuki Fujimoto, Hiroyuki Ito, Keita Nomura, Hideki Tanaka, Minoru T. Miyahara, Patrick A. Bonnaud, Ryuji Miura, Ai Suzuki, Naoto Miyamoto, Nozomu Hatakeyama, Akira Miyamoto, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Takashi Kyotani
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 129 ページ: 854-862

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.12.055

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of ordered carbonaceous frameworks from organic crystals2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nishihara, T. Hirota, K. Matsuura, M. Ohwada, N. Hoshino, T. Akutagawa, T. Higuchi, H. Jinnai, Y. Koseki, H. Kasai, Y. Matsuo, J. Maruyama, Y. Hayasaka, H. Konaka, Y. Yamada, S. Yamaguchi, K. Kamiya, T. Kamimura, H. Nobukuni, F. Tani
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 109-109

    • DOI

      10.1038/s41467-017-00152-z

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Boron and nitrogen co-doped ordered microporous carbons with high surface areas2017

    • 著者名/発表者名
      Alberto Castro-Muniz, Hirotomo Nishihara, Tetsuya Hirota, Mao Ohwada, Li-Xiang Li, Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata, Jun Maruyama, Takashi Kyotani
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 号: 100 ページ: 13348-13351

    • DOI

      10.1039/c7cc08390d

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 化学構造が見える3次元カーボン構造体2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      名古屋大学伊丹ERATOセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学構造が見える3次元カーボン構造体2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      理工学部講演会・関学有機化学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学構造が見える3次元カーボン構造体2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      第124回黒鉛化合物研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 構造が見える3次元のカーボン構造体2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      GIC平成30年度第57回研修セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学構造が見える3次元カーボン構造体2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素系多孔体-鋳型法と新しいアプローチ-2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      2018年度第7回CPC研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボン系材料のナノ空間制御とエネルギー分野への応用2018

    • 著者名/発表者名
      西原洋知
    • 学会等名
      高分子・ハイブリッド材料研究センター2018年度シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] The role of carbon edge sites on electrochemical stability of supercapacitors2018

    • 著者名/発表者名
      Rui Tang, Kaihsi Taguchi, Toshihiro Asada, Naoya Kobayashi, Hiromoto Nishihara, Takashi Kyotani
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Understanding the origin of carbon anodic oxidation in supercapacitors from a molecular point of view2018

    • 著者名/発表者名
      Rui Tang, Kaihsi Taguchi, Hiromoto Nishihara, Takafumi Ishii, Emilia Morallon, Diego Cazorla-Amoros, Toshihiro Asada, Naoya Kobayashi, Takashi Kyotani
    • 学会等名
      第45回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Insight into the origin of carbon corrosion in positive electrodes of supercapacitors2018

    • 著者名/発表者名
      Rui Tang, Hiromoto Nishihara, Takashi Kyotani
    • 学会等名
      第18回多元物質科学研究所研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Understanding the origin of electrochemical oxidation in positive electrodes of supercapacitors2018

    • 著者名/発表者名
      Rui Tang, Hiromoto Nishihara, Takashi Kyotani
    • 学会等名
      第11回酸化グラフェンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Chemistry of ordered carbonaceous frameworks2018

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara
    • 学会等名
      International mini-symposium on molecular and hybrid materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrolysis of cellulose catalyzed by oxidized carbon powder2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Takatsuki, Hirotomo Nishihara, Masahiko Hiratani, Masato Kaneeda, Yoshiaki Kurihara, Takashi Kyotani
    • 学会等名
      Carbon2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the effect of carbon edge sites on the stability of supercapacitors in an organic electrolyte2018

    • 著者名/発表者名
      Rui Tang, Kaishi Taguchi, Hirotomo Nishihara, Takashi Kyotani
    • 学会等名
      International Seminar on Chemistry 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Ordered Carbonaceous Frameworks from Porphyrin-Based Crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara, Mao Ohwada, Yoshiaki Matsuo, Jun Maruyama, Takuya Kamimura, Hirofumi Nobukuni, Fumito Tani
    • 学会等名
      XXVI International Materials Research Congress
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemistry of ordered carbonaceous frameworks2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara
    • 学会等名
      International mini-symposium on molecular and hybrid materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and development of functional porous materials2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara
    • 学会等名
      Conferences de Chimie Hiver 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Ordered Carbonaceous Frameworks from Porphyrin-Based Crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Hirotomo Nishihara
    • 学会等名
      Symposium on chemistry and materials 2017
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] カーボンの中に金属が規則配列した触媒 - 貴金属に替わる安価な触媒開発を目指して

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=5529

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Symposium on chemistry and materials 20172017

    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-10-04   更新日: 2020-03-30  

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