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高度エネルギーデバイスに向けたメソ細孔有する層状ナノ物質の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18F18038
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 無機工業材料
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)

研究分担者 WANG JIE  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, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-07-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード多孔体 / Porous materials
研究実績の概要

In the last year of this JSPS, we focused on sandwich-structured ordered mesoporous polydopamine/MXene hybrids. Organic polymers have attracted significant interest as electrodes for energy storage devices because of their advantages, including molecular flexibility, cost-effectiveness, and environmentally friendly nature. Nevertheless, the real implementation of polymer-based electrodes is restricted by their poor stability, low capacity, and slow electron-transfer/ion diffusion kinetics. Herein, a sandwich-structured composite of ordered mesoporous polydopamine (OMPDA)/Ti3C2Tx was fabricated by in situ polymerization of dopamine on the surface of Ti3C2Tx via employing the PS-b-PEO block polymer as a soft template. The OMPDA layers with vertically oriented, accessible nanopores (around 20 nm) provided a continuous pore channel for ion diffusion, while the Ti3C2Tx layers guaranteed a fast electron-transfer path. As one of the potential applications, the OMPDA/Ti3C2Tx composite anode exhibited high reversible capacity, good rate performance, and excellent cyclability for lithium-ion batteries. The in situ transmission electron microscopy analysis revealed that the OMPDA in the composite only showed a small volume expansion and almost preserved the initial morphology during lithiation.
This finding will provide valuable knowledge to tackle the challenges of the restacking of 2D materials, help to identify the most promising architecture and further improve the electrochemical performance of 2D materials.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件)

  • [雑誌論文] Sandwich-Structured Ordered Mesoporous Polydopamine/MXene Hybrids as High-Performance Anodes for Lithium-Ion Batteries2020

    • 著者名/発表者名
      Li Tao、Ding Bing、Wang Jie、Qin Zongyi、Fernando Joseph F. S.、Bando Yoshio、Nanjundan Ashok Kumar、Kaneti Yusuf Valentino、Golberg Dmitri、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 13 ページ: 14993-15001

    • DOI

      10.1021/acsami.9b18883

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-assembly of nickel phosphate-based nanotubes into two-dimensional crumpled sheet-like architectures for high-performance asymmetric supercapacitors2020

    • 著者名/発表者名
      Wulan Septiani Ni Luh、Kaneti Yusuf Valentino、Fathoni Kresna Bondan、Wang Jie、Ide Yusuke、Yuliarto Brian、Nugraha、Dipojono Hermawan Kresno、Nanjundan Ashok Kumar、Golberg Dmitri、Bando Yoshio、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Nano Energy

      巻: 67 ページ: 104270-104270

    • DOI

      10.1016/j.nanoen.2019.104270

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of Flexible Microsupercapacitors with Binder-Free ZIF-8 Derived Carbon Films via Electrophoretic Deposition2020

    • 著者名/発表者名
      Li Yang、Henzie Joel、Park Teahoon、Wang Jie、Young Christine、Xie Huaqing、Yi Jin Woo、Li Jing、Kim Minjun、Kim Jeonghun、Yamauchi Yusuke、Na Jongbeom
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 93 号: 1 ページ: 176-181

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190298

    • NAID

      130007784943

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] MoOx nanoparticles anchored on N-doped porous carbon as Li-ion battery electrode2020

    • 著者名/発表者名
      Li Zhi、Wang Chao、Chen Xiuzheng、Wang Xixi、Li Xingyun、Yamauchi Yusuke、Xu Xuejun、Wang Jie、Lin Chunfu、Luo Dong、Wang Xianfen、Zhao Xiu Song
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 381 ページ: 122588-122588

    • DOI

      10.1016/j.cej.2019.122588

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Scalable synthesis of holey graphite nanosheets for supercapacitors with high volumetric capacitance2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Jie、Park Teahoon、Yi Jin Woo、Ding Bing、Henzie Joel、Chang Zhi、Dou Hui、Zhang Xiaogang、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Nanoscale Horizons

      巻: 4 号: 2 ページ: 526-530

    • DOI

      10.1039/c8nh00375k

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of Nanoporous Carbon Materials with Hard- and Soft-Templating Approaches: A Review2019

    • 著者名/発表者名
      Malgras Victor、Tang Jing、Wang Jie、Kim Jeonghun、Torad Nagy L、Dutta Saikat、Ariga Katsuhiko、Hossain Md. Shahriar A、Yamauchi Yusuke、Wu Kevin C. W
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 19 号: 7 ページ: 3673-3685

    • DOI

      10.1166/jnn.2019.16745

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Glucose-Assisted Hydrothermal Reaction for Directly Transforming Metal-Organic Frameworks into Hollow Carbonaceous Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Jie、Luo Xiliang、Young Christine、Kim Jeonghun、Kaneti Yusuf Valentino、You Jungmok、Kang Yong-Mook、Yamauchi Yusuke、Wu Kevin C.-W.
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 30 号: 13 ページ: 4401-4408

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b01792

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlled Chemical Vapor Deposition for Synthesis of Nanowire Arrays of Metal?Organic Frameworks and Their Thermal Conversion to Carbon/Metal Oxide Hybrid Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Young Christine、Wang Jie、Kim Jeonghun、Sugahara Yoshiyuki、Henzie Joel、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 30 号: 10 ページ: 3379-3386

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b00836

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Macroporous Graphitic Carbon for Supercapacitor Application2018

    • 著者名/発表者名
      R. R. Salunkhe, J. Wang, A. Azhar, J. Lin, V. Malgras, Y. Bando, Mohamed B. Zakaria, A. Ali Alshehri, J. Kim, Y. Yamauchi, K. C.-W. Wu
    • 雑誌名

      ChemistrySelect,

      巻: 3 号: 16 ページ: 4522-4526

    • DOI

      10.1002/slct.201800545

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High performance capacitive deionization using modified ZIF-8-derived, N-doped porous carbon with improved conductivity2018

    • 著者名/発表者名
      Li Yang、Kim Jeonghun、Wang Jie、Liu Nei-Ling、Bando Yoshio、Alshehri Abdulmohsen Ali、Yamauchi Yusuke、Hou Chia-Hung、Wu Kevin C.-W.
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 号: 31 ページ: 14852-14859

    • DOI

      10.1039/c8nr02288g

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-Template-Directed Metal-Organic Frameworks Network and the Derived Honeycomb-Like Carbon Flakes via Confinement Pyrolysis2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Jie、Tang Jing、Ding Bing、Chang Zhi、Hao Xiaodong、Takei Toshiaki、Kobayashi Naoya、Bando Yoshio、Zhang Xiaogang、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Small

      巻: 14 号: 14 ページ: 1704461-1704461

    • DOI

      10.1002/smll.201704461

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sub-50 nm Iron-Nitrogen-Doped Hollow Carbon Sphere-Encapsulated Iron Carbide Nanoparticles as Efficient Oxygen Reduction Catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Tan Haibo、Li Yunqi、Kim Jeonghun、Takei Toshiaki、Wang Zhongli、Xu Xingtao、Wang Jie、Bando Yoshio、Kang Yong-Mook、Tang Jing、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 5 号: 7 ページ: 1800120-1800120

    • DOI

      10.1002/advs.201800120

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Significant Effect of Pore Sizes on Energy Storage in Nanoporous Carbon Supercapacitors2018

    • 著者名/発表者名
      Young Christine、Lin Jianjian、Wang Jie、Ding Bing、Zhang Xiaogang、Alshehri Saad M.、Ahamad Tansir、Salunkhe Rahul R.、Hossain Shahriar A.、Khan Junayet Hossain、Ide Yusuke、Kim Jeonghun、Henzie Joel、Wu Kevin C.-W.、Kobayashi Naoya、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 24 号: 23 ページ: 6127-6132

    • DOI

      10.1002/chem.201705465

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2018-07-26   更新日: 2024-03-26  

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