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2020 年度 実績報告書

ホウ化水素を用いた高密度水素貯蔵材料の開発

公募研究

研究領域ハイドロジェノミクス:高次水素機能による革新的材料・デバイス・反応プロセスの創成
研究課題/領域番号 19H05046
研究機関筑波大学

研究代表者

近藤 剛弘  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70373305)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードホウ化水素 / 水素貯蔵 / 炭素ドープ / 2次元物質 / 2次元シート
研究実績の概要

本研究の目的は、我々が世界で初めて単離生成を実現して2017年に論文発表した新規二次元物質であるホウ化水素シートを基軸として新しい高密度水素貯蔵材料を開発することです。本年度は、昨年度合成に成功した炭素ドープをしたホウ化水素シートの評価に注力しました。この結果、フーリエ変換赤外吸収分光で見られるB-H-Bの結合に由来する2500 cm-1付近に出現する吸収ピークが、炭素ドープ量の増加に伴い低波数側にシフトすることがわかりました。これは炭素ドープがホウ化水素シート全体のB-H-B結合に影響を及ぼしていることを示しており、昨年度見出された水素放出特性との良い相関関係があることを意味しています。現在定量的な解析により炭素ドープの効果についてまとめた内容を論文投稿する段階です。また、領域内の複数の研究者と共同研究を行い、重水素置換をしたホウ化水素の固体核磁気共鳴(NMR)解析や、有機分子との複合化をしたホウ化水素シートの合成を行い、後者では新しい特性を見出すことに成功しました(現在論文にまとめる前に知財申請を進めています)。さらに、領域内の研究者との共同研究によりホウ化水素シートと水との相互作用について調べた結果、ホウ化水素はホウ素同士の強固な結合ネットワークが存在しているため、ジボラン分子などとは異なりホウ素がマイナスの電荷を強固に維持できる性質があり、これがホウ化水素シートが加水分解をしない重要な要因であることがわかりました(論文投稿中)。また、ホウ化水素シートが還元剤として機能することやこの機能を利用して金属ナノ粒子とホウ化水素シートのナノコンポジット材料が自発的に形成することを見出した結果についてまとめた論文が、日本化学会のChemistry Letters誌でEditors Choice(優秀論文)に選出されました。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] CSIC(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      CSIC
  • [雑誌論文] Ethanol-ethylene conversion mechanism on hydrogen boride sheets probed by in situ infrared absorption spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Fujino Asahi、Ito Shin-ichi、Goto Taiga、Ishibiki Ryota、Osuga Ryota、Kondo Junko N.、Fujitani Tadahiro、Nakamura Junji、Hosono Hideo、Kondo Takahiro
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 23 ページ: 7724~7734

    • DOI

      10.1039/D0CP03079A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diborane Concatenation Leads to New Planar Boron Chemistry2020

    • 著者名/発表者名
      Oliva‐Enrich Josep M.、Kondo Takahiro、Alkorta Ibon、Elguero Jos?、Klein Douglas J.
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 21 ページ: 2460~2467

    • DOI

      10.1002/cphc.202000554

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Acid Assisted Synthesis of HB Sheets through Exfoliation of MgB2 Bulk in Organic Media2020

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Reiya、Yamaguchi Akira、Shimada Chika、Ishibiki Ryota、Fujita Takeshi、Kondo Takahiro、Miyauchi Masahiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 ページ: 1194~1196

    • DOI

      10.1246/cl.200203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Boride Sheets as Reductants and the Formation of Nanocomposites with Metal Nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Shin-ichi、Hirabayashi Toru、Ishibiki Ryota、Kawamura Reiya、Goto Taiga、Fujita Takeshi、Yamaguchi Akira、Hosono Hideo、Miyauchi Masahiro、Kondo Takahiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 ページ: 789~793

    • DOI

      10.1246/cl.200206

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Generation Induced by Ultraviolet Light Irradiation on Hydrogen Boride Sheets2020

    • 著者名/発表者名
      KONDO Takahiro、MIYAUCHI Masahiro
    • 雑誌名

      Vacuum and Surface Science

      巻: 63 ページ: 352~357

    • DOI

      10.1380/vss.63.352

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ホウ化水素シートの光機能─ 軽量・安全・光応答性の水素キャリア材料─2020

    • 著者名/発表者名
      宮内 雅浩, 近藤 剛弘
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 55 ページ: 591~594

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemically Modified Borophene2020

    • 著者名/発表者名
      Kondo Takahiro、Matsuda Iwao
    • 雑誌名

      2D Boron: Boraphene, Borophene, Boronene

      巻: 0 ページ: 89~119

    • DOI

      10.1007/978-3-030-49999-0_5

    • 査読あり
  • [学会発表] Boron-based new two-dimensional materials: synthesis, characterization, and application2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kondo
    • 学会等名
      第60回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素をドープしたホウ化水素シートの合成と評価2021

    • 著者名/発表者名
      川村陸,藤本義隆,石引涼太,後藤大河,伊藤伸一,藤田武志,徳永智春,宮内雅浩,飯村壮史,山本明保, 斎藤晋,細野秀雄,近藤剛弘
    • 学会等名
      第14回物性科学領域横断研究会
  • [学会発表] ホウ化水素シート上へのCO2の吸着と水素化反応2021

    • 著者名/発表者名
      後藤大河,伊藤伸一,近藤剛弘
    • 学会等名
      2020年日本表面真空学会学術講演会
  • [学会発表] 炭素をドープしたホウ化水素シートの合成と評価2021

    • 著者名/発表者名
      川村陸,藤本義隆,石引涼太,後藤大河,伊藤伸一,藤田武志,徳永智春,宮内雅浩,飯村壮史,山本明保,斎藤晋,細野秀雄,近藤剛弘
    • 学会等名
      2020年日本表面真空学会学術講演会
  • [学会発表] Adsorption and Hydrogenation of CO2 on Heat-Treated Hydrogen Boride Sheets2021

    • 著者名/発表者名
      T. Goto, S. Ito, T. Kondo
    • 学会等名
      33rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2020)
  • [学会発表] ドープ量を制御した炭素ドープホウ化水素シートの合成と評価2021

    • 著者名/発表者名
      川村陸,藤本義隆,石引涼太,後藤大河,伊藤伸一,藤田武志,徳永智春,宮内雅弘,飯村壮史,山本明保,斎藤晋,細野秀雄,近藤剛弘
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 新物質ホウ化水素シートの生成と機能2021

    • 著者名/発表者名
      近藤剛弘
    • 学会等名
      東京大学物性研究所ワークショップ「ナノスケール物性科学の最先端と新展開」
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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