超高密度・超高速度水素吸蔵PCP/ナノ金属複合物質の創製と触媒反応への展開

• 研究課題/領域番号: 25870350
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学; 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 浩和 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30512694)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013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: 金属ナノ粒子 / 多孔性金属錯体 / 水素吸蔵

研究成果の概要

Pdナノ結晶を金属イオンと有機配位子からなる多孔性金属錯体(MOF)で被覆すると、水素吸蔵量は被覆していないPdナノ結晶に比べて2倍になり、それと同時に、水素の吸蔵/放出速度も2倍になることを発見した。高性能な燃料電池の開発には、高い水素分子解離能・透過性を有する電極の開発が重要になる。開発したハイブリッド材料は水素分子を原子状に解離し、格子内部へ拡散する能力が既存のPdナノ結晶に比べ2倍優れており、電極触媒に用いることで高出力の燃料電池車の開発に繋がることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen storage in Pd nanocrystals covered with a metal–organic framework (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Jared M. Taylor, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Shoichi Toh, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: Nature Mater. 巻: 13 号: 8 ページ: 802-806
  • DOI: 10.1038/nmat4030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape-Dependent Hydrogen-Storage Properties in Pd Nanocrystals: Which Does Hydrogen Prefer, Octahedron (111) or Cube (100)? (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Shun Dekura, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 29 ページ: 10222-10225
  • DOI: 10.1021/ja504699u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid Solution Alloy Nanoparticles of Immiscible Pd and Ru Elements Neighboring on Rh: Changeover of the Thermodynamic Behavior for Hydrogen Storage and Enhanced CO-Oxidizing Ability (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kusada, Hirokazu Kobayashi, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Shoichi Toh, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Naoya Sumi, Katsutoshi Sato, Katsutoshi Nagaoka, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 5 ページ: 1864-1871
  • DOI: 10.1021/ja409464g
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Ordered BCC CuPd Nanoalloy Synthesized via the Thermal Decomposition of Pd Nanoparticles Covered with a metal-Organic Framework under Hydrogen Gas (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Kohei Kusada, Jared M. Taylor, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 89 ページ: 13750-13753
  • DOI: 10.1039/c4cc05941g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Encapsulation of Bimetallic Nanoparticles into a Metal-Organic Framework: Preparation and Microstructure Characterization of Pd/Au@ZIF-8 (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Rosler, D. Esken, C. Wiktor, H. Kobayashi, T. Yamamoto, S. Matsumura, H. Kitagawa, R. A. Fischer
  • 雑誌名: Eur. J. Inorg. Chem 巻: 32 号: 32 ページ: 5514-5521
  • DOI: 10.1002/ejic.201402409
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Valence Band Structure of AgxRh1-x Alloy Nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yang, O. Sakata, K. Kusada, T. Yayama, H. Yoshikawa, T. Ishimoto, M. Koyama, H. Kobayashi, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 15 ページ: 153109-153113
  • DOI: 10.1063/1.4896857
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Magnetic Ordering Observed in Nanosized S = 1/2 Quantum Spin System (CH3) 2NH2CuCl 3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Inagaki, Yasutaka Sakamoto, Hiroki Morodomi, Tatsuya Kawae, Yasuo Yoshida, Takayuki Asano, Kohei Hosoi, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa, Yoshitami Ajiro, and Yuji Furukawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 83 号: 5 ページ: 54716-54716
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.054716
  • NAID: 210000133093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile Liquid-Phase Synthesis and Optical Properties of Small Silver Iodide Quantum Dots (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, H. Kobayashi, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 号: 8 ページ: 1355-1356
  • DOI: 10.1246/cl.140409
  • NAID: 130004677584
  • 査読あり
• [雑誌論文] First in situ NMR Observation of Hydrogen Adsorbed inside Cu3(btc)2 at Ambient Temperature and Pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Dekura, H. Kobayashi, G. Li, R. Ikeda, Y. Kubota, M. Takata and H. Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 号: 8 ページ: 1363-1364
  • DOI: 10.1246/cl.140404
  • NAID: 130004427154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile Synthesis of Small MgO Nanoparticles/Metal-Organic Framework Hybrid Material (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Huang, H. Kobayashi, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 号: 9 ページ: 1459-1460
  • DOI: 10.1246/cl.140429
  • NAID: 130004427163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of Face-centered Cubic Ruthenium Nanoparticles : Facile Size-controlled Synthesis using the Chemical Reduction Method (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kusada, H. Kobayashi, T. Yamamoto, S. Matsumura, N. Sumi, K. Sato, K. Nagaoka, Y. Kubota, H. Kitagawa
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 巻: 135 号: 15 ページ: 5493-5496
  • DOI: 10.1021/ja311261s
  • 査読あり
• [学会発表] One-Step Facile Synthesis of MgO Nanoparticle/Metal-Organic Framework Composite (2014)
  • 著者名/発表者名: Bo HUANG、Hirokazu KOBAYASHI、Hiroshi KITAGAWA
  • 学会等名: ナノ学会2014
  • 発表場所: 京都大学 おおばくプラザ
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] ナノ金属@多孔性配位高分子複合体の新規合成法とその物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林浩和、向吉 恵、前里光彦、北川 宏、久保田佳基、山本知一、松村 晶
  • 学会等名: ナノ学会2014
  • 発表場所: 京都大学 おおばくプラザ
  • 年月日: 2014-05-22
• [学会発表] 新規固溶ナノ合金およびナノ金属-多孔性金属錯体複合物質の作製と相乗機能の探索
  • 著者名/発表者名: 小林浩和
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学・東山キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性配位高分子が被覆した Pd ナノ結晶の合成と水素吸蔵特性
  • 著者名/発表者名: 小林浩和、北川宏
  • 学会等名: 錯体化学会第63回討論会
  • 発表場所: 琉球大学・千原キャンパス
• [学会発表] 多孔性配位高分子が被覆した金属ナノ結晶の合成と水素吸蔵特性
  • 著者名/発表者名: 小林浩和、北川宏
  • 学会等名: ナノ学会第11回大会
  • 発表場所: 東京工業大学・大岡山キャンパス
• [図書] CSJ カレントレビュー 15 次世代のバイオ水素エネルギー (2014)
  • 著者名/発表者名: 水素吸蔵材料としてのナノ金属粒子
  • 出版者: 化学同人
• [産業財産権] 多孔性構造体およびその製造方法並びに複合金属ナノ粒子の製造方法 (2014)
  • 発明者名: 北川宏、小林浩和、向吉恵
  • 権利者名: 北川宏、小林浩和、向吉恵
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-047181
  • 出願年月日: 2014-03-11
• [産業財産権] 金属ナノ粒子複合体およびその製造方法 (2013)
  • 発明者名: 北川宏、小林浩和、向吉恵
  • 権利者名: 北川宏、小林浩和、向吉恵
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-09-18
  • 外国