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カーバイド前駆体を用いた低温ナノポーラスグラフェン合成法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K15389
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関東北大学

研究代表者

韓 久慧  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (40823092)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードNanoporous graphene / Nanoporous carbon / Carbide mediation / Chemical dealloying / Electrocatalyst / Electrode / Single-atom catalysts / Porous carbon / Sodium ion battery / Composite / Metallic carbides / Dealloying / Na-ion battery / ナノポーラスグラフェン / カーバイド前駆体 / 低温グラフェン合成法
研究開始時の研究の概要

We aim to develop a facile, low-cost and mass-production approach for fabricating multiscale 3D nanoporous graphene materials for a wide range of functional applications. This research will promote the commercial applications of 3D nanoporous graphene.

研究実績の概要

Through carbide mediation and chemical dealloying, new 3D nanoporous graphene, 3D nanoporous amorphous carbon, and 3D nanoporous graphene/carbon composite materials with precisely controlled structural features and desirable physicochemical properties have been developed. These new materials lead to the creation of advanced electrocatalysts and electrodes, such as mesoporous N-doped graphene for the oxygen reduction reaction, nanoporous graphene anchored Pt single-atom catalyst for electrochemical hydrogen production, mesoporous graphene/TiO2 composite for dense Li-ion battery anode, and nanoporous amorphous carbon for high-rate Na-ion battery anode. These 3D nanoporous graphene and carbon enable high-efficiency energy conversion and storage as a new class of functional materials.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 14件、 査読あり 14件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 3D Continuously Porous Graphene for Energy Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Han Jiuhui、Johnson Isaac、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 34 号: 15 ページ: 2108750-2108750

    • DOI

      10.1002/adma.202108750

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dealloyed nanoporous materials for electrochemical energy conversion and storage2022

    • 著者名/発表者名
      Sang Qinqin、Hao Shuo、Han Jiuhui、Ding Yi
    • 雑誌名

      EnergyChem

      巻: 4 号: 1 ページ: 100069-100069

    • DOI

      10.1016/j.enchem.2022.100069

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bulk diffusion regulated nanopore formation during vapor phase dealloying of a Zn-Cu alloy2022

    • 著者名/発表者名
      Xia Yanjie、Lu Zhen、Han Jiuhui、Zhang Fan、Wei Daixiu、Watanabe Kentaro、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 238 ページ: 118210-118210

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2022.118210

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrafine Nanoporous Intermetallic Catalysts by High-Temperature Liquid Metal Dealloying for Electrochemical Hydrogen Production2022

    • 著者名/発表者名
      Song Ruirui、Han Jiuhui、Okugawa Masayuki、Belosludov Rodion、Wada Takeshi、Jiang Jing、Wei Daixiu、Kudo Akira、Tian Yuan、Chen Mingwei、Kato Hidemi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrasmall AuPd nanoclusters on amine-functionalized carbon blacks as high-performance bi-functional catalysts for ethanol electrooxidation and formic acid dehydrogenation2022

    • 著者名/発表者名
      Cui Yuhuan、Zhao Ming、Zou Yining、Zhang Junyu、Han Jiuhui、Wang Zhili、Jiang Qing
    • 雑誌名

      Journal of Energy Chemistry

      巻: 68 ページ: 556-563

    • DOI

      10.1016/j.jechem.2021.12.029

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic shrinkage of metal-oxygen bonds in atomic Co-doped nanoporous RuO2 for acidic oxygen evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Wu Qiuli、Jiang Kang、Han Jiuhui、Chen Dechao、Luo Min、Lan Jiao、Peng Ming、Tan Yongwen
    • 雑誌名

      Science China Materials

      巻: 65 号: 5 ページ: 1262-1268

    • DOI

      10.1007/s40843-021-1912-8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of Local Atomic Structure on Sodium Ion Storage in Hard Amorphous Carbon2021

    • 著者名/発表者名
      Han Jiuhui、Johnson Isaac、Lu Zhen、Kudo Akira、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 号: 15 ページ: 6504-6510

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c01595

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoporous B13C2 towards Highly Efficient Electrochemical Nitrogen Fixation2021

    • 著者名/発表者名
      Lan Jiao、Luo Min、Han Jiuhui、Peng Ming、Duan Huigao、Tan Yongwen
    • 雑誌名

      Small

      巻: 17 号: 39 ページ: 2102814-2102814

    • DOI

      10.1002/smll.202102814

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Vapor phase dealloying kinetics of MnZn alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Zhen Lu, Fan Zhang, Daixiu Wei, Jiuhui Han, Yanjie Xia, Jing Jiang, Mingwang Zhong, Akihiko Hirata, Kentaro Watanabe, Alain Karma, Jonah Erlebacher, Mingwei Chen
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 212 ページ: 116916-116916

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2021.116916

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dilute molybdenum atoms embedded in hierarchical nanoporous copper accelerate the hydrogen evolution reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Luo Min、Peng Wei、Zhao Yang、Lan Jiao、Peng Ming、Han Jiuhui、Li Hongju、Tan Yongwen
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 191 ページ: 56-61

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2020.09.011

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualizing the {110} surface structure of equilibrium-form ZIF-8 crystals by low-dose Cs-corrected TEM2021

    • 著者名/発表者名
      Han Xiaocang、Chen Wenqian、Su Rui、Tian Yuan、Liu Pan、Guan Pengfei、Luo Min、Han Jiuhui、Cao Xiaoxiao、Pan Ming、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 13 号: 31 ページ: 13215-13219

    • DOI

      10.1039/d1nr03829j

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Graphene-coated nanoporous nickel towards a metal-catalyzed oxygen evolution reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Qiu Hua-Jun、Johnson Isaac、Chen Luyang、Cong Weitao、Ito Yoshikazu、Liu Pan、Han Jiuhui、Fujita Takeshi、Hirata Akihiko、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 13 号: 24 ページ: 10916-10924

    • DOI

      10.1039/d1nr02074a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomic Ni and Cu co-anchored 3D nanoporous graphene as an efficient oxygen reduction electrocatalyst for zinc-air batteries2021

    • 著者名/発表者名
      Cheng Yongtai、Wu Haofei、Han Jiuhui、Zhong Siying、Huang Senhe、Chu Shufen、Song Shuangxi、Reddy Kolan Madhav、Wang Xiaodong、Wu Shaoyi、Zhuang Xiaodong、Johnson Isaac、Liu Pan、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 13 号: 24 ページ: 10862-10870

    • DOI

      10.1039/d1nr01612a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D Bimodal Porous Amorphous Carbon with Self-Similar Porosity by Low-Temperature Sequential Chemical Dealloying2021

    • 著者名/発表者名
      Han Jiuhui、Li Hongping、Lu Zhen、Huang Gang、Johnson Isaac、Watanabe Kentaro、Chen Mingwei
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 33 号: 3 ページ: 1013-1021

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c04328

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 3D nanoporous graphene-based platinum single-atom electrocatalysts for efficient hydrogen production2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      VANJ Conference 2021 (VANJ2021) - Bridging Academic and Industry
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D nanoporous graphene-based single-atom electrocatalysts for efficient hydrogen production2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      8th Workshop of Ensemble Project for Young Researchers
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D nanoporous energy materials: The extension from metal to functional carbon structures2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      Dealloying Webinar
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of Local Atomic Structure on Sodium-Ion Storage in Hard Amorphous Carbon2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D nanoporous carbon-based energy materials2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      Chinese Materials Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2D graphene in a 3D architecture: New opportunities from bicontinuous nanoporous graphene2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      International Young Scholar Forum, The Institute of Physics, Chinese Academy of Science
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development and characterization of 3D nanoporous graphene2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      The 32nd Chinese Chemical Society Congress
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carbide-mediated synthesis of functional nanoporous carbon materials2021

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      The 5th FRIS/DIARE Joint Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Unveiling the lithium-oxygen electrochemistry by in situ liquid cell transmission electron microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      The 4th Symposium for The Core Research Cluster for Materials Science and the 3rd Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2D graphene in a 3D architecture: Nanoporous graphene materials for emerging batteries2020

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      The 2nd FRIS/DIARE Joint Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D microporous carbon by room-temperature chemical dealloying of metallic carbides2019

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoporous Materials by Alloy Corrosion
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional nanoporous graphene materials: controllable synthesis and multifunctional applications2019

    • 著者名/発表者名
      Jiuhui Han
    • 学会等名
      Chinese Materials Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 「リチウムイオン電池の分析、解析と評価技術 事例集」第7章第1節「リチウム空気電池における反応中のダイナミクス観察」2019

    • 著者名/発表者名
      韓 久慧,渡辺 健太郎,陳 明偉
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      株式会社 技術情報協会
    • ISBN
      9784861047701
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] ハードカーボン内のナトリウムイオンの貯蔵メカニズムに関する新たなモデル

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/06/press20210628-01-carbon.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 材料化学: 化学的脱合金化法を用いて新しい多孔質カーボン電極を合成

    • URL

      https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/aimresearch/highlight/2021/20210531_001395.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-12-25  

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