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MOFを出発物質として用いた固体スーパーキャパシタ用新規電極材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21F20072
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
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
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 LIU SHUDE  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) 2021-09-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2022年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2021年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワードPorous materials / 多孔体
研究開始時の研究の概要

This project aims to address several challenges to fundamentally understand how MOF-derived cobalt-M (M=Ni/Co/Cu) ternary metal oxides/carbon hybrids enhances the specific capacitance as supercapacitor electrodes. This study gains a fundamental understanding of the defect engineering on materials, and provide inspiration and insight into the development of next-generation supercapacitor materials.

研究実績の概要

Our research has focused on developing MOF-derived materials for energy storage and conversion applications with improved electrochemical performance. Through various synthesis methods, including direct carbonization, template-assisted synthesis, and chemical activation, we have prepared MOF-derived carbon-based materials with high specific surface area, pore volume, and conductivity, which are crucial factors for enhancing electrochemical performance in energy storage devices. For example, wevhave used a self-templating method to prepare hollow ordered mesoporous carbon (HOMC) materials with high N-doping, which have demonstrated superior electrochemical performance for supercapacitors. In addition, I have explored the potential of sulfides in energy storage and conversion, constructing a dual-modulated NiCo2O4@NiCo2S4 heterostructure and incorporating sulfur vacancies in CuCo2S4 hollow nanoarchitectures to achieve enhanced electrochemical performance. Furthermore, we have explored interfacial coupled engineering of plasmonic amorphous MoO3-x nanodots/g-C3N4 nanosheets for photocatalytic water splitting and photothermal conversion, developing highly active photocatalysts with excellent electrochemical performance. Overall, our research has demonstrated the great potential of MOF-derived materials, sulfides, and their heterostructures for energy storage and conversion applications, with publications in prestigious journals such as Energy Storage Materials, Carbon Energy, Advanced Energy Materials, and Small.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021

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] Unveiling the effect of structural water on Zn-ion storage of polyoxovanadate for high-rate and long-life aqueous zinc ion battery2023

    • 著者名/発表者名
      He Huan、Pan Fu-Chun、Liang Xue-Wei、Hu Qiang、Liu Shude、Hu Jisong、Jun Seong Chan、Lin Dunmin、Yamauchi Yusuke、Huo Yu
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 462 ページ: 142221-142221

    • DOI

      10.1016/j.cej.2023.142221

    • 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] Interfacial coupled engineering of plasmonic amorphous MoO3-x nanodots/g-C3N4 nanosheets for photocatalytic water splitting and photothermal conversion2023

    • 著者名/発表者名
      Ren Yumei、Feng Desheng、Yan Zhiming、Sun Zixu、Zhang Zixuan、Xu Dongwei、Qiao Chong、Chen Zhonghui、Jia Yu、Chan Jun Seong、Liu Shude、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 453 ページ: 139875-139875

    • DOI

      10.1016/j.cej.2022.139875

    • 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] Sodium preintercalation-induced oxygen-deficient hydrated potassium manganese oxide for high-energy flexible Mg-ion supercapacitors2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Shude、Kang Ling、Zhang Jian、Jun Seong Chan、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      NPG Asia Materials

      巻: 15 号: 1 ページ: 9-9

    • DOI

      10.1038/s41427-022-00450-z

    • 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] Covalently Interlayer‐Confined Organic-Inorganic Heterostructures for Aqueous Potassium Ion Supercapacitors2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Jianping、Liu Bin、Cai Hang、Liu Shude、Yamauchi Yusuke、Jun Seong Chan
    • 雑誌名

      Small

      巻: 19 号: 4 ページ: 2204275-2204275

    • DOI

      10.1002/smll.202204275

    • 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] Boosting capacitive performance of manganese oxide nanorods by decorating with three-dimensional crushed graphene2022

    • 著者名/発表者名
      Reaz Akter Hossain、Saha Shimul、Roy Chanchal Kumar、Wahab Md Abdul、Will Geoffrey、Amin Mohammed A.、Yamauchi Yusuke、Liu Shude、Kaneti Yusuf Valentino、Hossain Md. Shahriar、Firoz Shakhawat H.
    • 雑誌名

      Nano Convergence

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40580-022-00300-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrathin nanosheet-assembled nickel-based metal-organic framework microflowers for supercapacitor applications2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Cong-Huan、Zhang Da-Wei、Liu Shude、Yamauchi Yusuke、Zhang Fei-Bao、Kaneti Yusuf Valentino
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 7 ページ: 1009-1012

    • DOI

      10.1039/d1cc04880e

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomic‐Level Platinum Filling into Ni‐Vacancies of Dual‐Deficient NiO for Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Yan Yaotian、Lin Jinghuang、Xu Tianxiong、Liu Baishen、Huang Keke、Qiao Liang、Liu Shude、Cao Jian、Jun Seong Chan、Yamauchi Yusuke、Qi Junlei
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: ---- 号: 24 ページ: 2200434-2200434

    • DOI

      10.1002/aenm.202200434

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Defect engineering induced heterostructure of Zn-birnessite@spinel ZnMn2O4 nanocrystal for flexible asymmetric supercapacitor2022

    • 著者名/発表者名
      Lyu Lulu、Kim Chae Won、Seong Kwang-dong、Kang Jeongmin、Liu Shude、Yamauchi Yusuke、Piao Yuanzhe
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 430 ページ: 133115-133115

    • DOI

      10.1016/j.cej.2021.133115

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interfacial Assembled CeO2-x/Co@N-Doped Carbon Hollow Nanohybrids for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries2021

    • 著者名/発表者名
      Qi Wentao、Yi Wencai、Jiang Wen、Ling Rui、Yang Chao、Liu Shude、Jun Seong Chan、Yamauchi Yusuke、Cao Bingqiang
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 9 号: 43 ページ: 14451-14460

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.1c04708

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent Advances and Perspectives of Battery-Type Anode Materials for Potassium Ion Storage2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Shude、Kang Ling、Henzie Joel、Zhang Jian、Ha Jisang、Amin Mohammed A.、Hossain Md Shahriar A.、Jun Seong Chan、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 15 号: 12 ページ: 18931-18973

    • DOI

      10.1021/acsnano.1c08428

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Realizing Superior Redox Kinetics of Hollow Bimetallic Sulfide Nanoarchitectures by Defect‐Induced Manipulation toward Flexible Solid‐State Supercapacitors2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Shude、Kang Ling、Hu Jisong、Jung Euigeol、Henzie Joel、Alowasheeir Azhar、Zhang Jian、Miao Ling、Yamauchi Yusuke、Jun Seong Chan
    • 雑誌名

      Small

      巻: 18 号: 5 ページ: 2104507-2104507

    • DOI

      10.1002/smll.202104507

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Carbonaceous Anode Materials for Non-aqueous Sodium- and Potassium-Ion Hybrid Capacitors2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Shude、Kang Ling、Zhang Jian、Jun Seong Chan、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      ACS Energy Letters

      巻: 6 号: 11 ページ: 4127-4154

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.1c01855

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unlocking the Potential of Oxygen-Deficient Copper-Doped Co3O4 Nanocrystals Confined in Carbon as an Advanced Electrode for Flexible Solid-State Supercapacitors2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Shude、Kang Ling、Hu Jisong、Jung Euigeol、Zhang Jian、Jun Seong Chan、Yamauchi Yusuke
    • 雑誌名

      ACS Energy Letters

      巻: 6 号: 9 ページ: 3011-3019

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.1c01373

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-03-26  

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