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フッ化物・酸フッ化物を前駆体とした新規窒化物合成法の開発とその電気化学触媒能

研究課題

研究課題/領域番号 20K15361
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

朝倉 裕介  早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員 (00762006)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード窒化物 / 酸フッ化物 / 酸素還元触媒能 / ソルボサーマル反応 / ソルボサーマル合成 / ドーピング / 酸素還元触媒 / NaMoO3F / MoN / 電気化学触媒 / フッ化物・酸フッ化物
研究開始時の研究の概要

遷移金属窒化物は、貴金属を代替する電気化学触媒能として働くことが知られており、高機能化が期待されている。本研究では、遷移金属アルカリ金属フッ化物・酸フッ化物が酸化物に比べ、多様な結晶構造を有することに着目し、遷移金属アルカリ金属フッ化物・酸フッ化物を前駆体として窒化物を合成する。前駆体が異なることによる、結晶相・結晶形態等の違いを調査し、前駆体と得られる窒化物の関係を明確にする。加えて、得られた窒化物の電気化学触媒能を調査することで、窒化物のどのような状態が高触媒活性を創出するかを明らかにする。

研究成果の概要

本研究では,遷移金属アルカリ金属酸フッ化物を前駆体として窒化物を合成し,得られた窒化物の酸素還元反応触媒活性を調査した。ナトリウムモリブデン酸フッ化物を窒化して窒化モリブデンを合成する合成ルートでは,ドーパントであるCoが窒化物中で高分散に導入されることが分かり,従来ルートで合成するよりも高い酸素還元反応触媒活性を示された。これにより,酸フッ化物を前駆体とすることのメリットを見出すことができた。また,本研究中には,遷移金属アルカリ金属酸フッ化物の新規ソルボサーマル合成法を見出しており,MoO3やWO3とアルカリ酸フッ化物のソルボサーマル反応により酸フッ化物を形成できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,酸フッ化物を出発物質として窒化物を合成することで,従来ルートで合成する窒化物とは,異なる特徴を有する窒化物を合成することができた。これは,出発物質が異なることで窒化物の構造・形態を制御できることを示している。酸フッ化物をはじめとする複合アニオン化合物は,単純な酸化物では形成しないユニークな結晶構造を形成するため,他の物質へと転換するための前駆体としてユニークな特徴を持つかもしれない。また,本研究ではソルボサーマル条件を用いた,新規の酸フッ化物形成ルートを見出しており,この種の反応により新規の化合物を合成することが可能となるかもしれない。

報告書

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

    (11件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of a Hybrid Composed of Anisotropic Niobate Layers Modified with MoC Nanoparticles2023

    • 著者名/発表者名
      Du Meilin、Asakura Yusuke、Kamibe Takuma、Yamauchi Yusuke、Sugahara Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: in press 号: 33

    • DOI

      10.1002/chem.202300218

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Transfer of Inorganic Nanosheets in a Water/2-Butanone Biphasic System and Lateral Size Fractionation via Stepwise Extractions2022

    • 著者名/発表者名
      Kamibe Takuma、Asakura Yusuke、Sugahara Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 39 号: 2 ページ: 820-828

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c02872

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Utility of NaMoO<sub>3</sub>F as a Precursor for Homogeneous Distribution of Cobalt Dopants in Molybdenum Oxynitrides2022

    • 著者名/発表者名
      Asakura Yusuke、Hasegawa Takuya、Yin Shu
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: in press 号: 10

    • DOI

      10.1002/asia.202200143

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvothermal synthesis of potassium, rubidium, and cesium molybdenum oxyfluorides2020

    • 著者名/発表者名
      ASAKURA Yusuke、HASEGAWA Takuya、YIN Shu
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 128 号: 12 ページ: 1061-1065

    • DOI

      10.2109/jcersj2.20182

    • NAID

      130007949037

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2020-12-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of NaMoO3F and Na5W3O9F5 with Morphological Controllability in Non-Aqueous Solvents2020

    • 著者名/発表者名
      Asakura Yusuke、Akahira Tomoyo、Kobayashi Makoto、Osada Minoru、Yin Shu
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 号: 15 ページ: 10707-10716

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c01175

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Formation of Nanostructured Oxynitrides from Precisely designed Precursors2022

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Asakura
    • 学会等名
      International Conference on Pure & Applied Chemsitry Kota Kinabalu (ICPAC KK 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遷移金属フッ化物を犠牲鋳型として用いたコバルト系中空ナノ構造体の合成2022

    • 著者名/発表者名
      朝倉 裕介, 山内 悠輔, 菅原 義之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第35回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] フッ化物・酸フッ化物を前駆体としたナノ構造体の作製2022

    • 著者名/発表者名
      朝倉裕介
    • 学会等名
      日本接着学会東北・北海道地区合同セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 液相合成により得られる前駆体を用いた中空ニッケル窒化物の合成2021

    • 著者名/発表者名
      小野寺哲洋, 朝倉裕介, 長谷川拓哉, 殷シュウ
    • 学会等名
      2021年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ニッケル系化合物の形態制御とその機能2021

    • 著者名/発表者名
      小野寺哲洋, 朝倉裕介, 長谷川拓哉, 殷シュウ
    • 学会等名
      第60回 セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 朝倉裕介個人ページ

    • URL

      https://asasukey228.wixsite.com/profile

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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