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Zheng, X.*; 加藤 優*; 上村 洋平*; 松村 大樹; 八木 一三*; 高橋 仁徳*; 野呂 真一郎*; 中村 貴義*
Inorganic Chemistry, 62(3), p.1257 - 1263, 2023/01
被引用回数：1 パーセンタイル：58.61(Chemistry, Inorganic & Nuclear)A glass-crystal composite (g-NCP/PCP), comprising a glassy nonporous coordination polymer (g-NCP) and a crystalline porous coordination polymer (PCP)/metal-organic framework, was synthesized by using a melt-quenched method. Compared to that of the PCP itself, g-NCP/PCP has an enhanced gas adsorption selectivity. The results should stimulate further studies of the chemistry of g-NCP/PCP glass-crystal composites.
保田 諭; 田村 和久; 加藤 優*; 朝岡 秀人; 八木 一三*
Journal of Physical Chemistry C, 125(40), p.22154 - 22162, 2021/10
被引用回数：10 パーセンタイル：57.69(Chemistry, Physical)電解質溶液中におけるグラフェン-カチオン界面の電気化学挙動に関する知見は、グラフェンをベースにした電気化学デバイスの開発やカーボン材料とカチオンとの基礎的電気化学界面を理解するうえで重要である。本研究では、電気化学表面X線回折法と電気化学ラマン散乱分光法といった電気化学分光技術を用い、グラフェン-カチオン界面における基礎的な電気化学的挙動に関する知見を得ることを行った。その結果、ある特定の電位において、カチオンがグラフェン表面に脱水和・水和反応に伴う吸脱着が起きることが明らかとなった。これらの結果は、カーボンをベースにした新しい応用材料の開発や、グラフェン-カチオン界面における基礎的電気化学挙動を理解するうえで重要な知見となった。
加藤 優*; 藤林 那月*; 阿部 大輝*; 松原 直啓*; 保田 諭; 八木 一三*
ACS Catalysis, 11(4), p.2356 - 2365, 2021/02
被引用回数：36 パーセンタイル：88.11(Chemistry, Physical)Fe-N-C酸素還元反応触媒は高分子電解質燃料電池のキーマテリアルである。しかしながら、多くのFe-N-C電極触媒は、副生成物としてH
Oが生成されるため、生成物の選択性に問題がある。本研究では、Cu, Fe、およびNをドープしたカーボンナノチューブのORR電極触媒を合成した。このヘテロバイメタル触媒は、OからHOへの高い選択性を有する4電子還元を示した。酸性中での酸素還元および過酸化水素還元反応の速度論的分析を行った結果、Cu, Fe-Nドープ触媒は、OからHOへの直接4電子還元の速度定数が、電子還元の速度定数よりも桁も高いことが明らかになった。一方、OからHOへの変化に対して、Fe-Nドープ触媒は同程度の大きさを示し、異種金属の協同性がORRキネティックに劇的な影響を与えたことを示す結果が得られた。
加藤 優*; 中干場 亮太*; 小倉 和也*; 徳田 翔一*; 保田 諭; 東 晃太朗*; 宇留賀 朋哉*; 上村 洋平*; 八木 一三*
ACS Applied Energy Materials (Internet), 3(7), p.6768 - 6774, 2020/07
被引用回数：15 パーセンタイル：62.59(Chemistry, Physical)Ptベースのナノ構造触媒の触媒活性に対する窒素ドープおよびポリマーコーティングされたカーボン担体の電子効果を理解するために、酸素還元反応(ORR)にポリベンゾイミダゾール(PBI)コーティングおよびコーティングされていないカーボンナノチューブ上に担持されたPt
Niナノフレーム(NF)を調製した。それらの触媒活性および電子特性を、窒素ドープおよびドープされていないカーボン担体に固定化されたNFの触媒活性および電子特性を評価し比較検証した。PBIコーティングと窒素ドーピングは、共にNFの触媒活性を向上させることが分かったが、
X線光電子分光法と
X線吸収分光法により、窒素ドーピングがNFに電子効果を示すのに対し、PBIコーティングはNFの電子状態にほとんど影響を与えないが、電気化学的条件下でPt(OH)
種を安定化することが分かった。我々の研究は、触媒/担体界面における窒素原子の微視的環境の違いが、Ptベースの電極触媒に対する担体の電子効果に敏感であることを示したものである。
保田 諭; 田村 和久; 寺澤 知潮; 矢野 雅大; 中島 秀朗*; 森本 崇宏*; 岡崎 俊也*; 上利 龍史*; 高橋 康史*; 加藤 優*; et al.
Journal of Physical Chemistry C, 124(9), p.5300 - 5307, 2020/03
被引用回数：14 パーセンタイル：60.14(Chemistry, Physical)新しい二次元材料の新たな用途とエネルギー貯蔵システム創製の観点からグラフェン-基板界面への水素貯蔵に関する研究は重要である。本研究では、電気化学水素発生反応によりグラフェンのもつプロトン透過能を利用して、グラフェン-Au金属界面に水素を貯蔵する検証を行った。グラフェン担持Au電極を酸性溶液下での水素発生反応を誘起した結果、グラフェンとAu界面に水素が捕獲されたナノバブル構造が形成されるのを走査型トンネル顕微鏡により明らかにした。また、電気化学ラマン分光の結果、電気化学反応によるグラフェンの膜緩和が界面における水素貯蔵に重要な役割を担っていることを明らかにした。
加藤 優*; 武藤 毬佳*; 松原 直啓*; 上村 洋平*; 脇坂 祐輝*; 米内 翼*; 松村 大樹; 石原 知子*; 徳島 高*; 野呂 真一郎*; et al.
ACS Applied Energy Materials (Internet), 1(5), p.2358 - 2364, 2018/05
被引用回数：12 パーセンタイル：43.4(Chemistry, Physical)Multinuclear metal active sites are widely used as catalytic reaction centers in metalloenzymes and generally show high catalytic activity. The oxygen reduction reaction (ORR) is an important reaction not only in oxygenic respiration but also in future energy generation devices such as polymer electrolyte fuel cells and metal-air batteries. Incorporation of multinuclear metal active sites in conductive materials such as carbon will allow us to develop highly active electrocatalysts like metalloenzymes. Herein, we report a copper-based ORR electrocatalyst with multinuclear copper active sites in nitrogen-doped graphene. Electrochemical measurements revealed that the obtained electrocatalyst showed the highest electrocatalytic activity for the ORR in the Cu-based electrocatalysts in neutral aqueous solution. In situ X-ray absorption spectroscopy revealed the incorporation of multinuclear copper sites.
野津 英男*; 梅村 瞬*; 田村 和久; 八木 一三*
no journal, ,
固体高分子燃料電池の汎用化に向けて、触媒活性および耐久性の向上が必要であり、その上で、アイオノマーと電極表面との相互作用の解明は重要である。ナフィオン側鎖モデル分子水溶液中におけるAu単結晶電極の電流電位曲線は、硫酸や過塩素酸中のそれと異なり、吸着や吸着後の相転移などに大きな差異があると考えられるが、表面プロセスの詳細については、明らかにされていない。そこで、本研究では、SXSを用いて電極表面構造解析を行い、電気化学挙動と合わせて考察することで、Au(111)単結晶表面のナフィオン側鎖モデル分子の吸着挙動について明らかにした。
保田 諭; 寺澤 知潮; 矢野 雅大; 小河 浩晃; 加藤 優*; 八木 一三*; 朝岡 秀人
no journal, ,
本研究では、Arイオン照射により、構造が規定された原子空孔をグラフェン膜内に作製し、この欠陥構造がプロトン透過能に与える影響を評価した。Arイオン照射時間により、10
10
cm
の欠陥密度、すなわち305nm間隔で原子空孔を再現性良くグラフェン内に作製可能であることを示した。また、電気化学水素ポンプ法によりプロトン透過能の評価を行った結果、原子空孔の導入によるプロトン電流の増加が観察された。以上、Arイオン照射によりグラフェン膜内に一様に原子空孔を作製し、電気化学的手法により原子空孔がプロトン透過能に寄与していることを実験的に初めて明らかにした。
