金属結晶中におけるConcave型ナノ細孔の新規固体界面の探求

• 研究課題/領域番号: 17K19044
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノマイクロ科学およびその関連分野
• 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: 山内 悠輔 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, MANA主任研究者 (10455272)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 多孔体 / ナノ構造

研究成果の概要

本研究課題においては，新たな白金メソ多孔体（メソポーラス白金）類を創製し，それらの電極触媒としての機能を詳細に調査する．特に，細孔表面に存在する配位不飽和金属原子は，触媒反応を大幅に促進させることができる活性なサイトとして働くことが期待できる．得られたサンプルの詳細な電子顕微鏡観察の結果から，高い結晶性を有する細孔壁を構築することにより，通常の金属ナノ粒子では形成が難しいとされている （熱的安定性の低い）高次結晶面やステップ，キンクなどが，細孔空間の露出表面には多く存在することが明らかになった．

研究成果の学術的意義や社会的意義

いまだメソ（ナノ）ポーラス構造に直接起因する機能発現の例は少なく，本物質系を実用レベルに向けて展開する際には，基礎的な合成研究をふまえた上で，詳細な物性面での研究が不可欠である（細孔の空間構造など）．本研究では，単なるナノ空間を作ることにとどまらず，個々のメソ構造と物性の相互作用の解明を行っており，それらの知見は今後異なる組成を用いて多孔化を行い，他の応用展開をする際に重要になってくると思われる．

研究成果

• [雑誌論文] A facile surfactant-assisted synthesis of carbon-supported dendritic Pt nanoparticles with high electrocatalytic performance for the oxygen reduction reaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Tan Haibo、Kim Jeonghun、Lin Jianjian、Li Cuiling、Alsheri Saad M.、Ahamad Tansir、Alhokbany Norah、Bando Yoshio、Zaman Mukter、Hossain Md Shahriar A.、Wang Shengping、Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Microporous and Mesoporous Materials 巻: 280 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2019.01.020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Dendritic Pt Nanoparticles by Using Cationic Surfactant (2018)
  • 著者名/発表者名: Kani Kenya、Zakaria Mohamed B.、Lin Jianjian、Alshehri Abdulmohsen Ali、Kim Jeonghun、Bando Yoshio、You Jungmok、Hossain Md Shahriar A.、Bo Jiang、Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 91 号: 9 ページ: 1333-1336
  • DOI: 10.1246/bcsj.20180129
  • NAID: 130007484212
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Confined Self-Assembly in Two-Dimensional Interlayer Space: Monolayered Mesoporous Carbon Nanosheets with In-Plane Orderly Arranged Mesopores and a Highly Graphitized Framework (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Jie、Xu Yunling、Ding Bing、Chang Zhi、Zhang Xiaogang、Yamauchi Yusuke、Wu Kevin C.-W.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 11 ページ: 2894-2898
  • DOI: 10.1002/anie.201712959
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatially Confined Assembly of Monodisperse Ruthenium Nanoclusters in a Hierarchically Ordered Carbon Electrode for Efficient Hydrogen Evolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Zhong-Li, Sun Keju, Henzie Joel, Hao Xianfeng, Li Cuiling, Takei Toshiaki, Kang Yong-Mook, Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: in press 号: 20 ページ: 5848-5852
  • DOI: 10.1002/anie.201801467
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of nanoporous calcium carbonate spheres using double hydrophilic block copolymer poly(acrylic acid- b -N-isopropylacrylamide) (2018)
  • 著者名/発表者名: Guragain Sudhina、Torad Nagy L.、Alghamdi Yousef Gamaan、Alshehri Abdulmohsen Ali、Kim Jeonghun、Bastakoti Bishnu Prasad、Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 230 ページ: 143-147
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2018.07.060
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In situ coating of a continuous mesoporous bimetallic PtRu film on Ni foam: a nanoarchitectured self-standing all-metal mesoporous electrode (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Hongjing、Yu Hongjie、Yin Shuli、Xu You、Li Xiaonian、Yamauchi Yusuke、Xue Hairong、Wang Liang
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 6 号: 26 ページ: 12744-12750
  • DOI: 10.1039/c8ta03413c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Emerging Pt-based electrocatalysts with highly open nanoarchitectures for boosting oxygen reduction reaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Li Cuiling、Tan Haibo、Lin Jianjian、Luo Xiliang、Wang Shengping、You Jungmok、Kang Yong-Mook、Bando Yoshio、Yamauchi Yusuke、Kim Jeonghun
  • 雑誌名: Nano Today 巻: 21 ページ: 91-105
  • DOI: 10.1016/j.nantod.2018.06.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Trimetallic Mesoporous AuCuNi Electrocatalysts with Controlled Compositions Using Block Copolymer Micelles as Templates (2018)
  • 著者名/発表者名: Nugraha Asep Sugih、Malgras Victor、Kim Jeonghun、Bo Jiang、Li Cuiling、Iqbal Muhammad、Yamauchi Yusuke、Asahi Toru
  • 雑誌名: Small Methods 巻: 2 号: 12 ページ: 1800283-1800283
  • DOI: 10.1002/smtd.201800283
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mesoporous Metallic Iridium Nanosheets (2018)
  • 著者名/発表者名: Jiang Bo、Guo Yanna、Kim Jeonghun、Whitten Andrew E.、Wood Kathleen、Kani Kenya、Rowan Alan E.、Henzie Joel、Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 140 号: 39 ページ: 12434-12441
  • DOI: 10.1021/jacs.8b05206
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Standing Mesochannels: Mesoporous PdCu Films with Vertically Aligned Mesochannels from Nonionic Micellar Solutions (2018)
  • 著者名/発表者名: Iqbal Muhammad、Kim Jeonghun、Yuliarto Brian、Jiang Bo、Li Cuiling、Dag Omer、Malgras Victor、Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 10 号: 47 ページ: 40623-40630
  • DOI: 10.1021/acsami.8b13662
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electrochemical Synthesis of Mesoporous Au-Cu Alloy Films with Vertically Oriented Mesochannels Using Block Copolymer Micelles (2018)
  • 著者名/発表者名: Nugraha Asep Sugih、Malgras Victor、Iqbal Muhammad、Jiang Bo、Li Cuiling、Bando Yoshio、Alshehri Abdulmohsen、Kim Jeonghun、Yamauchi Yusuke、Asahi Toru
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 10 号: 28 ページ: 23783-23791
  • DOI: 10.1021/acsami.8b05517
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Templated synthesis of atomically-thin Ag nanocrystal catalysts in the interstitial space of a layered silicate (2018)
  • 著者名/発表者名: Doustkhah Esmail, Rostamnia Sadegh, Tsunoji Nao, Henzie Joel, Takei Toshiaki, Yamauchi Yusuke, Ide Yusuke
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: in press 号: 35 ページ: 4402-4405
  • DOI: 10.1039/c8cc00275d
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gold nanoparticles supported on mesoporous iron oxide for enhanced CO oxidation reaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Shunsuke, Lin Jianjian, Kaneti Yusuf Valentino, Yusa Shin-ichi, Jikihara Yohei, Nakayama Tsuruo, Zakaria Mohamed Barakat, Alshehri Abdulmohsen Ali, You Jungmok, Hossain Md. Shahriar A., Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 10 号: 10 ページ: 4779-4785
  • DOI: 10.1039/c7nr08895g
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Elaborately assembled core-shell structured metal sulfides as a bifunctional catalyst for highly efficient electrochemical overall water splitting (2018)
  • 著者名/発表者名: Guo Yanna, Tang Jing, Wang Zhongli, Kang Yong-Mook, Bando Yoshio, Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: Nano Energy 巻: 47 ページ: 494-502
  • DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.03.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] General template-free strategy for fabricating mesoporous two-dimensional mixed oxide nanosheets via self-deconstruction/reconstruction of monodispersed metal glycerate nanospheres (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneti Yusuf Valentino, Salunkhe Rahul R., Wulan Septiani Ni Luh, Young Christine, Jiang Xuchuan, He Yan-Bing, Kang Yong-Mook, Sugahara Yoshiyuki, Yamauchi Yusuke
  • 雑誌名: J Mater Chem A 巻: in press 号: 14 ページ: 5971-5983
  • DOI: 10.1039/c8ta00008e
  • 査読あり / 国際共著