多孔性配位高分子ナノ結晶の内部構造制御による電気化学的イオン吸脱着特性制御

• 研究課題/領域番号: 26810030
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 石崎 学 山形大学, 理学部, 助教 (60610334)
• 研究協力者: 渡辺 秀治
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 錯体化学 / 電気化学 / ナノ材料化学 / プルシアンブルー / 二次電池 / 配位高分子 / 内部構造

研究成果の概要

安価・高性能なイオン二次電池開発が進んでいる。本研究では、安価かつ電気化学活性な多孔性配位高分子ナノ粒子であるプルシアンブルーの内部構造と電気化学応答性の関係性を明らかにし、イオン二次電池材料への応用を視野に入れた評価を進めた。
非水溶媒中で親水的内部環境を有する欠陥構造型PBよりも、疎水的内部環境を有する完全結晶型PBの方がLi＋の電気化学的脱挿入能が高いことが示された。また、親水環境を有するPBであったも、金属種を変えたCu-PBAでは非水溶媒中であってもLi+の脱挿入はスムーズに起こった。内部構造と金属種を制御することで、イオン二次電池に最適な材料合成が可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Fine-Tunable Electronic Energy Levels of Mixed-Metal Prussian- Blue Alloy Nanoparticles (2017)
  • 著者名/発表者名: Manabu Ishizaki, Kenta Ono, Kento Suzuki, Wataru Naito, Katsuhiko Kanaizuka, Tohru Kawamoto, Hisashi Tanaka, and Masato Kurihara
  • 雑誌名: ChemNanoMat 巻: 3 号: 5 ページ: 288-291
  • DOI: 10.1002/cnma.201700084
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Grain-Boundary-Free Super-Proton Conduction of a Solution-Processed Prussian-Blue Nanoparticle Film (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Katsuhiko Kanaizuka, Takanari Togashi, Teppei Yamada, Hiroshi Kitagawa and Masato Kurihara
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 印刷中 号: 20 ページ: 5623-5627
  • DOI: 10.1002/ange.201701759
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A low-temperature sintered heterostructure solid film of coordination polymer nanoparticles: an electron-rectifier function based on partially oxidised/reduced conductor phases of Prussian blue (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Shinobu Soma, Katsuhiko Kanaizuka, Takanari Togashi and Masato Kurihara
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 117 ページ: 96297-96304
  • DOI: 10.1039/c5ra18678a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 表面ナノアーキテクチャ―による機能制御法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石崎 学、金井塚 勝彦、栗原正人
  • 雑誌名: Colloid and Interface Communication 巻: 39 ページ: 26-29
  • 査読あり
• [学会発表] 架橋欠陥プルシアンブルー及びその類似体なのr微粒子の合成と物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 須藤輝、小野健太、石崎学、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: ナノ学会第15回大会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター かでる2・7(札幌市）
  • 年月日: 2017-05-10
• [学会発表] プルシアンブルーおよびその類似体を用いたデバイス作製に向けて (2016)
  • 著者名/発表者名: 石崎 学
  • 学会等名: 若手研究者のための機能性材料シンポジウム
  • 発表場所: 山形大学（山形市）
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] プルシアンブルー単粒子膜の作製とプロトン伝導 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野健太、石崎学、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 若手研究者のための機能性材料シンポジウム
  • 発表場所: 山形大学（山形市）
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] 半導体電極基板上に作製したプルシアンブルーナノ粒子薄膜の電気化学挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健人、小野健太、石崎学、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 若手研究者のための機能性材料シンポジウム
  • 発表場所: 山形大学（山形市）
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] プルシアンブルーナノ粒子化による材料開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石崎 学
  • 学会等名: 粒子合成セミナー「先端ナノ粒子材料に関わる最近の進展」
  • 発表場所: 仙庄館（宮城県大崎市）
  • 年月日: 2016-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性配位高分子ナノ結晶薄膜の電子整流特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石崎 学、小野健太、鈴木健人、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 第67回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 北海道教育大学旭川校（旭川市）
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] プルシアンブルーおよびその類似体ナノ塗布薄膜の伝導生後 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野健太、石崎学、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 錯体化学第66回討論会
  • 発表場所: 福岡大学（福岡市）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] プルシアンブルー分散液を用いた機能評価～デバイス応用に向けて～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 石崎 学
  • 学会等名: 錯体化学若手の会東北支部第八回勉強会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
  • 招待講演
• [学会発表] 交互積層法を用いた界面デザインによる単一電極多色エレクトロクロミズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 北條 健太、萱場 裕貴, 小野 健太, 石崎 学, 金井塚 勝彦, 近藤 慎一, 栗原 正人, 三ツ石 方也, 松井 淳
  • 学会等名: 第25回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
• [学会発表] Electrochemical Behavior of the Mixed-metal Prussian Blue Nanoparticle Thin Film (2015)
  • 著者名/発表者名: M. ISHIZAKI, K. ONO, K. KANAIZUKA, M. KURIHARA
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ハワイ(アメリカ)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] プルシアンブルーナノ結晶の界面接合による擬似的単結晶薄膜の機能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野健太、石崎 学、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2015-09-21
• [学会発表] Mn含有量を制御したMn-Fe型プルシアンブルー類似体の電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健人、小野健太、石崎学、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2015-09-21
• [学会発表] 混合金属型プルシアンブルーナノ結晶薄膜の電気化学挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石崎学、内藤航、小野健太、金井塚勝彦、栗原正人
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] プルシアンブルーナノ結晶薄膜の電気化学挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石﨑 学・小野健太・鈴木健人・金井塚勝彦・栗原正人
  • 学会等名: 第28回ＤＶ－Ｘα研究会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2015-08-05
• [学会発表] Synthesis of High-performance Cesium ion adsorbent using Prussian blue (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ishizaki, K. Ono, K. Kanaizuka, M. Sakamoto, M. Kurihara, A. Takahashi, T. Kawamoto, H. Tanaka, M. Watanabe, M. Arisaka, T. Nankawa
  • 学会等名: 41st International Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-25