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非平衡プロセスによる新規多元金属ナノ構造体の作製と高活性電極触媒開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03927
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

鳥本 司  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60271029)

研究分担者 亀山 達矢  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40646759)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2018年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワード合金ナノ粒子 / イオン液体 / 金属スパッタリング / 電極触媒 / 多元合金 / 燃料電池
研究成果の概要

ナノ粒子を多元素化することにより多様な機能が期待できるものの、構成金属元素が多くなるほど組成や粒子サイズの制御が難しくなる。従って多元金属ナノ粒子の高精度な制御法が開発できれば、ナノ粒子触媒の活性を効率よく向上できる手法となると期待される。そこで本研究では、イオン液体/金属スパッタリング法を用いて、従来の液相化学合成法では作製が困難な非平衡な合金からなるナノ粒子の合成を行った。さらにこれらを電極触媒として用い、その組成が触媒活性に及ぼす影響を明らかにした。この手法では、非平衡な多元ナノ粒子が得られるので、従来とは異なる高機能な電極触媒の開発が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

イオン液体/金属スパッタリング法によって、これまでの液相化学合成法では作製が困難な非平衡な合金からなるナノ粒子が作製できることを実証した。得られた合金ナノ粒子は、組成に依存した電極触媒活性を示し、燃料電池用の触媒開発に大いに役立つと期待される。さらに本手法では三元合金ナノ粒子の合成と精密組成制御が可能であったので、さらに多様な多元合金ナノ粒子の開発にも応用できると期待される。得られる多元合金ナノ粒子は、高活性な電極触媒作製に役立つばかりではなく、半導体光触媒あるいは量子ドット光触媒の助触媒としても有用であり、今後、光-化学エネルギー変換システムの高効率化にも役立つと期待される。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 2件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 10件、 招待講演 11件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Photoluminescence properties of quinary Ag(In,Ga)-(S,Se) quantum dots with a gradient alloy structure for in vivo bioimaging2021

    • 著者名/発表者名
      Rismaningsih Nurmanita、Yamauchi Hiroki、Kameyama Tatsuya、Yamamoto Takahisa、Morita Saho、Yukawa Hiroshi、Uematsu Taro、Baba Yoshinobu、Kuwabata Susumu、Torimoto Tsukasa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 9 号: 37 ページ: 12791-12801

    • DOI

      10.1039/d1tc02746h

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical Trapping of Nanocrystals at Oil/Water Interfaces: Implications for Photocatalysis2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Tsuboi, Shota Naka, Daiki Yamanishi, Tatsuya Nagai, Ken-ichi Yuyama, Tatsuya Shoji, Bunsho Ohtani, Mamoru Tamura, Takuya Iida, Tatsuya Kameyama, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      ACS Appl. Nano Mater.

      巻: 4 号: 11 ページ: 11743-11752

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c02335

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical force mapping at the single-nanometre scale2021

    • 著者名/発表者名
      J. Yamanishi, H. Yamane, Y. Naitoh, Y. J. Li, N. Yokoshi, T. Kameyama, S. Koyama, T. Torimoto, H. Ishihara, Y. Sugawara
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 3865-3865

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24136-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hot electron transfer in Zn-Ag-In-Te nanocrystal?methyl viologen complexes enhanced with higher-energy photon excitation2020

    • 著者名/発表者名
      Kameyama Tatsuya、Sugiura Kouta、Kuwabata Susumu、Okuhata Tomoki、Tamai Naoto、Torimoto Tsukasa
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 28 ページ: 16361-16365

    • DOI

      10.1039/d0ra02842h

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of submicron-sized CdS particles using reverse micelles2020

    • 著者名/発表者名
      Minowa Yosuke、Kuramoto Shohei、Kameyama Tatsuya、Torimoto Tsukasa、Ashida Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of Nanophotonics

      巻: 14 号: 02 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1117/1.jnp.14.026013

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling the visible-light driven photocatalytic activity of alloyed ZnSe-AgInSe2 quantum dots for hydrogen production2020

    • 著者名/発表者名
      Hsieh Ping-Yen、Kameyama Tatsuya、Takiyama Takayuki、Masuoka Ko、Yamamoto Takahisa、Hsu Yung-Jung、Torimoto Tsukasa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 8 号: 26 ページ: 13142-13149

    • DOI

      10.1039/d0ta04127k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Red light-inducible overall water-splitting photocatalyst, gold-inserted zinc rhodium oxide and bismuth vanadium oxide heterojunction, connected using gold prepared by sputtering in ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Yoda Masaomi、Takashima Toshihiro、Akiyoshi Kazutaka、Torimoto Tsukasa、Irie Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 153 号: 1 ページ: 014701-014701

    • DOI

      10.1063/5.0010100

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlling the oxidation state of molybdenum oxide nanoparticles prepared by ionic liquid/metal sputtering to enhance plasmon-induced charge separation2020

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Kazutaka、Kameyama Tatsuya、Yamamoto Takahisa、Kuwabata Susumu、Tatsuma Tetsu、Torimoto Tsukasa
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 48 ページ: 28516-28522

    • DOI

      10.1039/d0ra05165a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shape-controlled synthesis of Cu2O nanoparticles with single-digit nanoscale void space via ionic liquid/metal sputtering and their photoelectrochemical properties2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Shushi、Morimoto Atsumi、Kuwabata Susumu、Torimoto Tsukasa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SA ページ: SAAC01-SAAC01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abb75a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroluminescence from band-edge-emitting AgInS2/GaSx core/shell quantum dots2020

    • 著者名/発表者名
      Motomura Genichi、Ogura Kei、Iwasaki Yukiko、Uematsu Taro、Kuwabata Susumu、Kameyama Tatsuya、Torimoto Tsukasa、Tsuzuki Toshimitsu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 号: 9 ページ: 091101-091101

    • DOI

      10.1063/5.0018132

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tailored Photoluminescence Properties of Ag(In,Ga)Se2 Quantum Dots for Near-Infrared In Vivo Imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Hiroki Yamauchi, Takahisa Yamamoto, Toshiki Mizumaki, Hiroshi Yukawa, Masahiro Yamamoto, Shigeru Ikeda, Taro Uematsu, Yoshinobu Baba, Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 号: 4 ページ: 3275-3287

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b02608

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced Photoelectrochemical Properties of Zn-Ag-In-Te Nanocrystals with High Energy Photon Excitation2019

    • 著者名/発表者名
      Kameyama Tatsuya、Sugiura Kouta、Kuwabata Susumu、Okuhata Tomoki、Tamai Naoto、Torimoto Tsukasa
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 5 号: 8 ページ: 1028-1035

    • DOI

      10.1002/cnma.201900241

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多元金属カルコゲニド量子ドットの液相合成と光触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      亀山達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 54 ページ: 31-35

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Oxygen Reduction Electrocatalysts Sophisticated by Using Pt Nanoparticle-dispersed Ionic Liquids with Electropolymerizable Additives2018

    • 著者名/発表者名
      Reiko Izumi, Yu Yao, Tetsuya Tsuda, Tsukasa Torimoto and Susumu Kuwabata
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A.

      巻: 6 ページ: 11853-11862

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence Characterization of ZnS-AgInS2 (ZAIS) Nanoparticles Adsorbed on Plasmonic Chip Studied with Fluorescence Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru Minoshima, Ryuya Ito, Takayuki Takiyama, Tatsuya Kameyama, Tsukasa Torimoto, and Keiko Tawa
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. A: Chem.

      巻: 367 ページ: 347-354

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Narrow Band-edge Photoluminescence from AgInS2 Semiconductor Nanoparticles by the Formation of Amorphous III-VI Semiconductoor Shells2018

    • 著者名/発表者名
      Taro Uematsu, Kazutaka Wajima, Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Takahisa Yamamoto, Tatsuya Kameyama, Martin Vacha, Tsukasa Torimoto, and Susumu Kuwabata
    • 雑誌名

      NPG Asia Mater.

      巻: 10 ページ: 713-726

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-photon Absorption Spectrum of Solid Solution Nanocrystals of Zns-AgInS22018

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Suzuki, Shozo Onishi, Kazuya Matsumoto, Takayuki Takiyama, Tatsuya Kameyama, Tsukasa Torimoto, and Jun Kawamata
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 47 ページ: 1475-1477

    • NAID

      130007534800

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wavelength- Tunable Band-Edge Photoluminescence of Nonstoichiometric Ag-In-S Nanoparticles via Ga3+ Doping2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kameyama, Marino Kishi, Chie Miyamae, Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Takahisa Yamamoto, Taro Uematsu, Martin Vach, Susumu Kuwabata, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      ACS Applied. Mater. Interfaces

      巻: 10 ページ: 42844-42855

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ZnS-AgInS2 固溶体(ZAIS)を用いた低毒性量子ドットEL 素子の作製2018

    • 著者名/発表者名
      本村玄一, 都築俊満, 亀山達矢, 鳥本 司, 上松太郎, 桑畑 進
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 53 ページ: 497-499

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多元化合物半導体量子ドットの合成と発光材料への応用2022

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属スパッタ蒸着によるコアシェル構造Au@Niナノ粒子膜の作製と尿素酸化電極触媒活性の向上2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 由実, 秋吉 一孝, 亀山 達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 学会等名
      2022年電気化学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Plasmonic Thin Layer Chromatography for Size Separation of Quantum Dots2021

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Naoko Yamaguchi, Yui Maeda, Kazutaka Akiyoshi, Tatsuya Kameyama, Tatsuya Shoji, Yasuyuki Tsuboi, Hajime Ishihara
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solution-Phase Preparation of AgInS2-Based Semiconductor Nanocrystals and Their Tunable Photoluminescence Properties2021

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Tatsuya Kameyama
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 (ICMaSS2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photoelectrochemical Properties of Plasmonic Molybdenum Oxide Nanoparticles Prepared by an Ionic Liquid/Metal Sputtering Technique2021

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Akiyoshi, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photocatalytic H2 Evolution with Anisotropic-Shaped ZnSe-AgInSe2 Solid Solution Nanorods2020

    • 著者名/発表者名
      T. Torimoto, K. Masuoka, T. Kameyama, and S. Kuwabata
    • 学会等名
      Pacific RIM Meeting on Electrochemical and Solid State Science (PRiME2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ionic Liquid/Metal Sputtering Technique for Preparation of Metal and Alloy Nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata
    • 学会等名
      ISPlasma2020 / IC-PLANTS2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Size- and composition-dependent localized surface plasmon resonance of colloidal Au-Ag nanorings2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Kosuke Sasamoto, Tatsuya Kameyama
    • 学会等名
      The International Symposium Plasmonics and Nanophotonics (iSPN2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solution-phase Syntheses of Multinary Semiconductor Nanocrystals Composed of Less-toxic Elements and Their Photochemical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation of Dumbbell-Shaped Nanocrystals Composed of ZnS-AgInS2 Solid Solution and Their Photocatalytic H2 Evolution Activity2018

    • 著者名/発表者名
      T. Torimoto, S. Koyama, T. Kameyama
    • 学会等名
      233rd ECS Meeting
    • 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] Acceleration of Electrocatalytic Reaction By Photoexciting Localized Surface Plasmon of Octahedral Au@Pt Core-Shell Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, K. Sato, and T. Torimoto
    • 学会等名
      233rd ECS Meeting
    • 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] Photocatalytic H2 Evolution Activity of Dumbbell-shaped Nanocrystals Composed of ZnS-AgInS2 Solid Solution2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, S. Koyama, T. Yamamoto, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 学会等名
      Materials Challenges in Alternative and Renewable Energy (MCARE 2018)
    • 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] 低毒性多元量子ドットの液相化学合成と光機能材料への応用2018

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      電気化学会関東支部第54回学際領域セミナー~光電気化学的応用のためのナノマテリアル設計~
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 金属ナノ粒子の合成/構造制御とペースト化および最新応用展開2020

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司,亀山達矢,津田哲哉,桑畑 進
    • 総ページ数
      354
    • 出版者
      R&D支援センター
    • ISBN
      9784905507482
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Photosynergetic Responses in Molecules and Molecular Aggregates2020

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Tatsuya Kameyama
    • 総ページ数
      593
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      9789811554506
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] プラズモンと光圧が導くナノ物質科学 (CSJ: 32)2019

    • 著者名/発表者名
      亀山達矢、鳥本 司
    • 総ページ数
      196
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759813920
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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