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可視領域光電変換による直接充電が可能なマンガン酸化物レドックスキャパシタの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24350106
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関山口大学

研究代表者

中山 雅晴  山口大学, 理工学研究科, 教授 (70274181)

研究分担者 田中 俊彦  山口大学, 大学院理工学研究科, 教授 (00179772)
友野 和哲  山口大学, 大学院理工学研究科, 助教 (40516449)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2012年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードマンガン酸化物ナノシート / 光電変換 / 可視光 / キャパシタ / 光充電 / カーボンナノチューブ / 電析 / 薄膜 / マンガン酸化物 / 光キャパシタ / グラフェン / 近赤外 / 電気化学析出 / ナノシート / 光電流 / 層状マンガン酸化物
研究成果の概要

二酸化マンガンは可視光を吸収するが, 光電流を観測した例はほとんどない。二酸化マンガンをナノシート化することで励起電子と正孔の再結合を抑制すれば可視領域光電変換が可能になる。一方,二酸化マンガンは疑似キャパシタンスによって電荷を貯蔵できる。本研究では,過マンガン酸のカソード還元により,二酸化マンガンナノシートの積層構造からなる薄膜をガラス電極上に作製し,薄膜の基本的な半導体物性を評価し, 光電流を検出した。続いて高い電子伝導性を有するカーボンナノチューブとの複合化によって光電変換の効率アップに成功した。さらに二酸化マンガンの擬似キャパシタ特性と光電流の二機能化による光充放電プロセスを提案した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A thin film sorbent of layered organo-MnO2 for the extraction of p-aminoazobenzene from aqueous solution2015

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa Mori, Sohei Iguchi, Shusuke Takebe, Masaharu Nakayama
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 3 号: 12 ページ: 6470-6476

    • DOI

      10.1039/c4ta06725h

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Selective sorption of iodide onto organo-MnO2 film and its electrochemical desorption and detection2015

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Ayu Sato, Kimiko Nakagawa
    • 雑誌名

      Anal. Chim. Acta

      巻: 印刷中 ページ: 64-70

    • DOI

      10.1016/j.aca.2015.03.041

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhanced Photocurrent in Birnessite-Type MnO2 Thin Films in the Visible and Near-Infrared Regions by Scaffolding Multi-Wall Carbon Nanotubes2014

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Shunsuke Mito, Yasuharu Morhri
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc.

      巻: 161 号: 6 ページ: H355-H358

    • DOI

      10.1149/2.017406jes

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel formaldehyde sensor based on the pseudocapacitive catalysis of birnessite2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Yamaguchi, Ayu Sato, Shiho Iwai, Kazuaki Tomono, Masaharu Nakayama
    • 雑誌名

      Electrochem. Commun.

      巻: 29 ページ: 55-58

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2013.01.014

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Assembly of Ruthenium Complexes during the Multilayering Process of MnO22013

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Tomono, Ryota Yamaguchi, Masaharu Nakayama
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50 号: 52 ページ: 135-142

    • DOI

      10.1149/05052.0135ecst

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cathodic Synthesis of Birnessite Films for Pseudocapacitor Application2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanimoto, Hikaru Abe, Kazuaki Tomono, Masaharu Nakayama
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50 号: 43 ページ: 85-92

    • DOI

      10.1149/05043.0061ecst

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] EQCM Investigation on Electrodeposition and Charge Storage Behavior of Birnessite-Type MnO22013

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Shamoto, Takahiro Tanimoto, Kazuaki Tomono, Masaharu Nakayama
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50 号: 43 ページ: 85-92

    • DOI

      10.1149/05043.0085ecst

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Step Electrodeposition of Multilayered Surfactant/MnO2 Composite and Its Electrochemistry2013

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Shamoto, Shunsuke Mito, Kazuaki Tomono, Masaharu Nakayama
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50 号: 36 ページ: 35-44

    • DOI

      10.1149/05036.0035ecst

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition and detection of hydrogen peroxide using δ-MnO2 thin film electrode with self-healing property2013

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Ayu Sato, Ryota Yamaguchi
    • 雑誌名

      Electroanalysis

      巻: 25 号: 10 ページ: 2283-2288

    • DOI

      10.1002/elan.201300285

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective and Selective Sorption of Iodide by Thin Film of Multilayered MnO2 Intercalated with Cationic Surfactants2013

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama and Ayu Sato
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 29 ページ: 1017-1020

    • NAID

      130004442157

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Mechanistic Investigation on the Anodic Deposition of Layered Uin Oxide2013

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Shamoto, Katsumasa Mori, Kazuaki Tomono Masaharu Nakavama
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society

      巻: 160 号: 4 ページ: D132-D136

    • DOI

      10.1149/2.040304jes

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cathodic Synthesis of Birnessite-Type Layered Manganese Oxides for Electrocapacitive Catalysis2012

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Mai Nishiyama, Mitsuhiro Shamoto Takahiro Tanimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society

      巻: 159 号: 8 ページ: A1176-A1182

    • DOI

      10.1149/2.036208jes

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] オルガノマンガン酸化物における PPCPsの収着挙動2014

    • 著者名/発表者名
      森 克将,井口創平,中山雅晴
    • 学会等名
      2014年 日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口大学(山口市)
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] オルガノマンガン酸化物修飾電極によるヨウ化物イオンセン シング2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤あゆ,中川貴美子,中山雅晴
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口大学(山口市)
    • 年月日
      2014-11-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カーボンクロス上に析出した二酸化マンガンの疑似キャパシタ挙動2014

    • 著者名/発表者名
      阿部 光,小峰恭平,中山雅晴
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口大学(山口市)
    • 年月日
      2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] グラフェン/マ ンガン酸化物交互積層構造の電気化学合成2014

    • 著者名/発表者名
      藤井悠介,佐藤 愛,中山雅晴
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口大学(山口市)
    • 年月日
      2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト型複合マンガン酸化物の 電気化学挙動2014

    • 著者名/発表者名
      小川拓朗,押 尚吾,阿部 光,藤森宏高,中山雅晴
    • 学会等名
      2014年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      山口大学(山口市)
    • 年月日
      2014-11-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effective and Selective Sorption of Iodide by an Electrodeposited Film of Organo-Manganese Oxide2014

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Ayu Sato, Kimiko Nakagawa
    • 学会等名
      1st asian Symposium on Analytical Sciences
    • 発表場所
      広島大学(東広島市)
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘキサデシルピリジニウムをインターカレートした層状オルガノマンガン酸化 物薄膜によるヨウ化物イオン収脱着における電場の影響2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤あゆ,中川貴美子,中山雅晴,谷村俊史
    • 学会等名
      日本分析化学会第63年会
    • 発表場所
      広島大学(東広島市)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電析オルガノマンガン酸化物薄膜によるPPCPsの収着挙動2014

    • 著者名/発表者名
      森 克将,井口創平,中山雅晴,谷村俊史
    • 学会等名
      日本分析化学 会第63年会
    • 発表場所
      広島大学(東広島市)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ヨウ化物イオンを選択的に回収できるオルガノマンガン酸化物フィルムの作製2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 あゆ,中山 雅晴,谷村 俊史
    • 学会等名
      日本分析化学会第74回分析化学討論会
    • 発表場所
      日本大学工学部(郡山市)
    • 年月日
      2014-05-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電析したオルガノマンガン酸化物フィルムによる有機色素の収着挙動とその電位依存性2014

    • 著者名/発表者名
      森 克将,竹部 秀輔,中山 雅晴,谷村 俊史
    • 学会等名
      日本分析化学会第74回分析化学討論会
    • 発表場所
      日本大学工学部(郡山市)
    • 年月日
      2014-05-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学法によるCNTコア-Mn02シェルナノワイヤーの作製とその可視領域光電変換挙動2013

    • 著者名/発表者名
      三刀俊祐, 友野和哲, 中山雅晴
    • 学会等名
      電気化学会創立第80周年記念大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 層状マンガン酸化物フィルムにおける可視領域光電変換の疑似キャパシタンスへの寄与2013

    • 著者名/発表者名
      中山雅晴, 三刀俊祐, 社本光弘
    • 学会等名
      電気化学会創立第80周年記念大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Visible Region Photon-induced Electron Transfer in Layered Mn Oxide Film and Its Contribution to Pseudocapacitance

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mito, Mitsuhiro Shamoto, Masaharu Nakayama
    • 学会等名
      2013 International Conference on Advanced Capacitors
    • 発表場所
      コモンスクエアホテル&コングレス(大阪市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Long-term Cyclability of an Asymmetric MnO2 Capacitor Cell Working at 2 V in Aqueous Medium

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Abe, Takahiro Tanimoto, Masaharu Nakayama, Hiroko Hasegawa, Hiroyuki Nishiyama, Masatoshi Ueki
    • 学会等名
      2013 International Conference on Advanced Capacitors
    • 発表場所
      コモンスクエアホテル&コングレス(大阪市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電析バーネサイト/カーボンナノチューブ複合体による可視領域光電変換

    • 著者名/発表者名
      三刀俊祐,中山雅晴
    • 学会等名
      第50回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電析バーネサイト(δ-MnO2)のバリエーションとアプリケーション

    • 著者名/発表者名
      中山雅晴
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カソード形成した多層マンガン酸化物の可視領域光電変換に及ぼすCNTの効果

    • 著者名/発表者名
      三刀俊祐,中山雅晴
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cathodically-Grown MnO2 Layers for Pseudocapacitance and Photon-Electron Conversion

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Hikaru Abe, Shunsuke Mito, Takahiro Tanimoto
    • 学会等名
      224th ECS meeting
    • 発表場所
      San Francisco(USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] δ-MnO2 Supported On Carbon Nanotubes for Photocatalytic Water Splitting

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mito, Yasuharu Mohri, Mitsuhiro Shamoto, Kazumasa Yoshimura, Masaharu Nakayama
    • 学会等名
      224th ECS meeting
    • 発表場所
      San Francisco(USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ上に被覆した二酸化マンガンにおける近赤外光増感現象

    • 著者名/発表者名
      三刀俊祐,中山雅晴
    • 学会等名
      2013年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      広島大学(東広島市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced Photocurrent in Multilayered MnO2 Film by Underlying MWCNT

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mito, Masaharu Nakayama
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Electrochemical Power Sources
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター (豊中市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Electrosynthesis and Pseudocapacitive Properties of Li-intercalated Layered Manganese Dioxide

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Abe, Takashi Tsutsui, Masaharu Nakayama
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Electrochemical Power Sources
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター (豊中市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] One-step Cathodic Synthesis of Li-intercalated Birnessite Film for Electrochemical Capacitor

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Nakayama, Hikaru Abe
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Electrochemical Power Sources
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター (豊中市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~nkymm/web/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://web.cc.yamaguchi-u.ac.jp/~nkymm/web/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 層状マンガン酸化物が担持された炭素繊維集合体及びその製造方法2015

    • 発明者名
      中山雅晴,阿部 光,小峰恭平
    • 権利者名
      山口大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-037918
    • 出願年月日
      2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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