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曲面構造がπ共役系炭素触媒に及ぼす影響:ドーパント効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24656422
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 構造・機能材料
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

下山 巌  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (10425572)

研究分担者 吉越 章隆  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (00283490)
寺岡 有殿  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (10343922)
関口 哲弘  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (20373235)
馬場 祐治  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 福島事業管理部, 嘱託 (90360403)
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
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードカーボンアロイ / 触媒活性 / ヘテロ原子ドーピング / NEXAFS / 原子配置 / 曲面構造 / 炭素触媒 / 酸素還元反応 / XPS / チオフェン / 吸着 / 偏光依存性
研究成果の概要

ヘテロ原子ドーピングにより形成されるカーボンアロイの触媒活性とドーパントサイトの構造との相関関係を明らかにするため、π共役系炭素材料のモデル物質であるグラファイトにB, N, Pなどをイオンビームによりドーピングし、ドーパントサイトの電子構造を吸収端近傍X線吸収微細構造(NEXAFS)分光法により分析し、スペクトルをDV-Xα分子軌道計算により解釈した。電気化学測定による触媒活性との相関関係から、Pドーピングに対しては曲面構造をとる場合に酸素還元反応の触媒活性が向上することを解明した。また、B, N共ドーピングで形成される材料に対してはB, C, N間の原子配置を決定する分極ルールを提案した。

報告書

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

    (10件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Influence of configuration at dopant sites on catalytic activity of phosphorus-doped graphite2015

    • 著者名/発表者名
      Iwao Shimoyama, Teruyuki Hakoda, Akihiko Shimada, Yuji Baba
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 81 ページ: 260-271

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.09.057

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] グラファイト構造ホウ素窒化炭素の原子配置に関する分極ルールの再検討2014

    • 著者名/発表者名
      下山巖、馬場祐治、関口哲弘
    • 雑誌名

      DV-Xα研究協会会報

      巻: 27 ページ: 34-43

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A polarization rule on atomic arrangements of graphite-like boron carbonitride2014

    • 著者名/発表者名
      Iwao Shimoyama, Yuji Baba, Tetsuhiro Sekiguchi
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 71 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2013.11.066

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] π共役系炭素材料のチオフェン吸着特性におけるPドーピング効果2014

    • 著者名/発表者名
      下山 巖、馬場祐治、関口哲弘
    • 雑誌名

      DV-Xα研究協会会報

      巻: 26 ページ: 84-89

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト構造ホウ素窒化ホウ素の原子配置に関する 分極ルールの再検討2014

    • 著者名/発表者名
      下山巖、馬場祐治、関口哲弘
    • 学会等名
      第27回DV-Xα研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ドーピングで変わるカーボンアロイの様々な機能性2014

    • 著者名/発表者名
      下山巖
    • 学会等名
      神戸大での大学公開講座
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2014-06-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] RELATIONSHIP BETWEEN LOCAL CONFIGURATION AT DOPANT SITES AND CATALYTIC ACTIVITY ON OXYGEN REDUCTION REACTION FOR PHOSPHORUS DOPED GRAPHITE2013

    • 著者名/発表者名
      Iwao Shimoyama, Teruyuki Hakoda, Yuji Baba, Tetsuhiro Sekiguchi
    • 学会等名
      Carbon 2013
    • 発表場所
      Brazil, Rio de Janeiro
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト上のチオフェン吸着に関するヘテロ原子ドーピング効果2013

    • 著者名/発表者名
      下山 巖、馬場祐治、関口哲弘、平尾法恵
    • 学会等名
      第33回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      つくば
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘテロ原子ドーピングしたグラファイトのチオフェン吸着2013

    • 著者名/発表者名
      下山 巖、馬場祐治、関口哲弘、平尾法恵
    • 学会等名
      第26回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] π共役系炭素材料のチオフェン吸着におけるPドーピング効果2013

    • 著者名/発表者名
      下山 巖、馬場祐治、関口哲弘、平尾法恵
    • 学会等名
      第26回DVXα研究会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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