Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
池田 隆司; Hou, Z.*; Chai, G.-L.*; 寺倉 清之*
表面科学, 36(7), p.345 - 350, 2015/07
カーボンアロイ触媒は固体高分子形燃料電池の白金代替正極触媒として有望視されている。我々は第一原理に基づいた分子動力学シミュレーションによりカーボンアロイ触媒における酸素還元反応機構を調べてきた。本稿では我々のシミュレーションにより示唆されたカーボンアロイ触媒の活性点での可能な酸素還元反応機構を紹介する。
Chai, G.-L.*; Hou, Z.*; Shu, D.-J.*; 池田 隆司; 寺倉 清之*
Journal of the American Chemical Society, 136(39), p.13629 - 13640, 2014/10
被引用回数：252 パーセンタイル：97.75(Chemistry, Multidisciplinary)カーボンアロイ触媒は酸素還元反応の白金代替触媒として有望視されている。しかしながら酸素還元反応の反応サイトと反応機構についてはまだ議論されているところである。本論文では、第一原理計算に基づいて窒素ドープカーボンアロイ触媒中の様々な構造による可能な酸素還元反応機構に関して一般的な考察を行った。我々の研究から、Stone-Wales欠陥にドープされた窒素対のみが良い活性点を与えることが示唆され、この構造による酸素還元活性は活性点周囲の曲率により調整ができ、極大ポテンシャル(0.8V)に近づけることが可能であることが示された。
池田 隆司; Hou, Z.*; Chai, G.-L.*; 寺倉 清之*
Journal of Physical Chemistry C, 118(31), p.17616 - 17625, 2014/08
被引用回数：50 パーセンタイル：80.77(Chemistry, Physical)窒素をドープした炭素ベースのナノ材料が固体高分子形燃料電池の非白金電極触媒として非常に興味がもたれている。この研究では、第一原理計算に基づいたシミュレーションにより窒素をドープしたグラフェン端が電子供与性・受容性、および塩基性を制御することにより高い酸素還元活性を示し、これらの制御により酸性条件下でそれぞれ内圏型と外圏型電子移動による高い4電子還元選択性をもつことを示した。我々のシミュレーションからジグザグ端でカルボニル酸素の隣にピリジン様窒素が存在する場合に2電子還元が選択的に起きることもわかった。この研究により酸素還元反応に対するグラフェン状物質にドープされた窒素の役割が明らかとなった。
Hou, Z.*; Shu, D.-J.*; Chai, G.-L.*; 池田 隆司; 寺倉 清之*
Journal of Physical Chemistry C, 118(34), p.19795 - 19805, 2014/08
被引用回数：11 パーセンタイル：35.81(Chemistry, Physical)非貴金属触媒やナノ電子デバイス材料として注目されている窒素ドープグラフェンには、多くの場合、窒素量と同程度かそれ以上の酸素が含まれている。我々は、グラフェンの単空孔は複空孔やストーンウェルズ欠陥よりもしばしば観察され、より化学的に活性であることから、酸化単空孔と窒素ドーパントの相互作用を密度汎関数計算により調べた。温度と酸素、水素ガスの分圧の関数として窒素未ドープ酸化単空孔と窒素ドープ酸化単空孔の相図を求めた。また単空孔の酸化と窒素ドープによる電子構造の変化を調べた。我々の計算結果からエーテル基が酸化単空孔での安定構造に共通して存在し、ほとんどの安定構造ではキャリアがドープされないことがわかった。
Shi, W.-Q.*; Fu, H.-Y.*; Bounds, P. L.*; 室屋 裕佐*; Lin, M.; 勝村 庸介*; Zhao, Y.-L.*; Chai, Z.-F.*
Radiation Research, 176(1), p.128 - 133, 2011/07
被引用回数：3 パーセンタイル：17.22(Biology)3-ニトロチロシン(3NT)は酸化ストレスや活性酸素(Reactive Oxygen Species)の発生源の重要な生物的マーカーであることが報告されている。本研究では、3-NTとその誘導体と、水和電子の反応で生ずる反応中間体の紫外,可視吸収スペクトルを測定し、芳香族ニトロアニオンとしての特徴を多く有することを明らかにした。また、3-NT,N-アセチル-3-ニトロチロシンエチルエーテル(NANTE),ニトロチロシンを含有するペプチド、及びグリシン-ニトロチロシン-グリシンと水和電子との反応性を中性水溶液中で測定し、その反応性がニトロ化していない物質との反応性より約二桁高いことを見いだした。さらに、3-NT存在下での水和電子の減衰速度のpH依存性も測定した。
Lin, M.; Shi, W.*; Fu, H.*; 室屋 裕佐*; 勝村 庸介; Xu, D.*; Chai, Z.*
no journal, ,
パーオキシナイトライト(ONOO
)や窒素酸化物(NOx)等の活性窒素種(RNSs)は、チロシンのニトロ化に代表されるように、芳香族アミノ化合物(チロシンやトリプトファン等)に対しさまざまな修飾を行うことが知られている。特に、3-ニトロチロシン(3-NT)は、細胞内の窒素化ストレスを測るうえで重要な指標化合物と考えられ、この反応性を調べることは非常に重要である。そこで本研究では、3-NT及びその誘導体の酸化性ラジカルとの反応性を調べた。まずナノ秒パルスラジオリシス法を用いて、3-NT, N-acetyl-3-nitrotyrosine ethyl ester(NANTE)、及びGly-nitroTyr-Gly含有3-NTについて酸化性ラジカル(N
ラジカル)との反応速度定数を調べた結果、非常に高い反応性を持つことがわかった。過渡的生成物の吸収スペクトルを測定した結果、一電子酸化反応によるものと同定された。さらに、最終生成物の質量分析を行った結果、二量体が形成されていることがわかった。細胞内におけるタンパク質の凝集は、3-NT残基の二量化反応を介して引き起こされるのではないかと推測される。
池田 隆司; Chai, G.*; Hou, Z.*; Shu, D.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
窒素をドープしたカーボンアロイ触媒が固体高分子形燃料電池の正極での酸素分子還元反応の有力な白金代替触媒として注目を集めている。触媒活性のさらなる向上のためには、触媒活性点と反応機構の原子レベルでの理解が必須である。われわれはこれまでに、炭素材を端のあるグラフェンシートに簡素化したモデルを用いて第一原理電子状態計算を基盤とした分子動力学計算を行い、グラフェンにおける触媒活性に寄与する窒素の配置及び触媒活性点での酸素分子還元反応の反応機構を調べてきた。その結果、窒素をグラフェンの特定の位置にドープすると金属がなくても触媒活性を示すことを見いだしている。一方、最近のわれわれの第一原理電子状態計算により、グラフェンへの窒素ドーピングと構造欠陥との間には強い関連があることもわかっている。そこで、本講演では窒素をドープしたグラフェンの代表的な構造欠陥が酸素還元の活性点となるか検討した結果を報告する。
池田 隆司; Chai, G.*; Hou, Z.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
固体高分子形燃料電池は最も有望なエネルギー源の一つであるが、80度程度の動作温度で電極反応を促進するのに必要な白金触媒のコストが普及を妨げている。近年、sp
炭素をベースに窒素,ホウ素,硫黄等の軽元素をドープした材料が高い酸素還元活性を示すことが数多くのグループから報告されており、酸素還元活性における軽元素の役割が議論されている。本研究では、第一原理分子動力学シミュレーションにより窒素がドープされた欠陥を含むグラフェンの種々のモデルでの酸素吸着及び吸着酸素の還元過程を調べた。カソードの環境を模擬した水和された酸素のダイナミクスと自由エネルギーに基づいた考察から、欠陥を含むグラフェンへの窒素ドープは窒素のドープ位置と欠陥の構造によっては触媒活性が向上する可能性があることが示唆された。
池田 隆司; Chai, G.*; Hou, Z.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
近年、窒素等のヘテロ原子をドープしたカーボンアロイ触媒が固体高分子形燃料電池の正極での酸素分子還元反応の有望な白金代替触媒として注目されており、盛んに研究開発が行われている。触媒活性の更なる向上のためには、触媒活性点と反応機構の原子レベルでの理解が必須である。我々はこれまでに、炭素材を端のあるグラフェンシートに簡素化したモデルを用いて第一原理電子状態計算を基盤とした分子動力学計算を行い、カーボンアロイ触媒における触媒活性に寄与する窒素の配置および触媒活性点での酸素分子還元反応機構を報告してきた。今回は、グラフェンに窒素等をドープすることにより触媒活性がどの程度向上する可能性があるか、電極電位を考慮した熱平衡状態計算から定量的に検討した結果を報告する。
池田 隆司; Chai, G.*; Hou, Z.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
近年、窒素等のヘテロ原子をドープしたカーボンアロイ触媒が固体高分子形燃料電池の正極での酸素還元反応の有望な白金代替触媒として注目されており、盛んに研究開発が行われている。触媒活性の更なる向上のためには、触媒活性点と反応機構の原子レベルでの理解が必須である。我々はこれまでに、炭素材を端のあるグラフェンシートに簡素化したモデルを用いて第一原理電子状態計算を基盤とした分子動力学計算を行い、カーボンアロイ触媒における触媒活性に寄与する窒素の配置および触媒活性点での酸素還元反応機構を報告してきた。今回は、電極電位を考慮した熱平衡状態計算により得られた窒素等をドープしたグラフェン端での可能な酸素還元反応経路および各活性点での触媒活性の総括を行う。
池田 隆司; Hou, Z.*; Chai, G.-L.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
第一原理分子動力学法により燃料電池の正極触媒として期待されているカーボンアロイ触媒における活性点構造と酸素還元反応機構を検討した結果を報告する。グラフェンに窒素等をドープすることにより触媒活性がどの程度向上する可能性があるか定量的に議論する。
