形状、粒径、物性に多様性を持った貴金属ライクな純銅ナノ粒子の触媒への応用

不同形状、粒径和物理性质的类贵金属纯铜纳米粒子在催化剂中的应用

• 批准号: 19K05187
• 负责人: 田中 秀樹
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05187/
• 关键词: 銅ナノ粒子; セレン化銅ナノワイヤ; PEDOT:PSS; 熱電材料; パーコレーション; 光還元法; 電気伝導; ゼーベック係数; ナノシート; 光アンテナ; エネルギー移動; プラズモン発光; メチルビオロゲン; 凝集体; 有機酸; 分解; 触媒; アクリジンオレンジ; 蛍光発光; 電子移動; FRET; 純銅ナノ粒子; 多様性; 貴金属ライク

銅ナノ粒子は、還元による合成が難しいだけでなく、合成されたナノ粒子が容易に酸化されやすい純銅ナノ粒子について、光還元法を駆使した構造多様性をもたせた合成法の確立を行ってきた。２０２２年度は、こうした多様性を、有益な複合体合成にも発展させる手法についてまずは検討を行った。具体的には、半導体ナノワイヤとして知られるセレンナノワイヤを光還元法によって、電気伝導性に優れるセレン化銅ナノワイヤの合成を行った。合成物を高分解能電子顕微鏡で観察したところ、構造を保持したままナノワイヤ全体が均一にセレン化銅になっていることがわかった。またXRD測定を行ったところ、その結晶構造は電気伝導性に優れるα相であることがわかった。こうして得られたナノワイヤを、有機物熱電材料として知られているPEDOT:PSS中にスピンコート法で埋め込んだところ、４０％を超える混合率において、飛躍的に材料全体の電気伝導度が向上することがわかった。これは薄膜内においてナノワイヤ同士がネットワーク構造を形成するいわゆるパーコレーションによって実現されていることを明らかにした。混合によってゼーベック係数は若干低下するため、これらを乗算して求められる熱電材料の効率の指数としてよく用いられるパワーファクターベースでは、５３％の混合比において性能が最大化されることを明らかにした。こうして得られた研究成果については学会発表を行っただけでなく、論文による公表も行った。

铜纳米颗粒不仅难以通过还原合成，而且合成的纳米颗粒很容易被氧化，因此我们建立了一种充分利用光还原方法实现结构多样性的合成方法。在 2022 财年，我们首先研究了将这种多样性开发为有用的复杂合成的方法。具体来说，我们通过光还原硒纳米线（被称为半导体纳米线）合成了具有优异导电性的硒化铜纳米线。当使用高分辨率电子显微镜观察复合材料时，他们发现纳米线均匀地由硒化铜制成，保持了其结构。此外，XRD测量表明晶体结构为α相，具有优异的导电性。当通过旋涂方法将以此方式获得的纳米线嵌入有机热电材料PEDOT:PSS中时，整个材料的导电率在超过40%的混合比例下得到显着提高。据透露，这是通过所谓的渗透实现的，其中纳米线在薄膜内形成网络结构。由于塞贝克系数随着混合而略有下降，因此根据功率因数发现，混合比为 53% 时性能最大化，功率因数通常用作热电材料的效率指标，并通过将这些系数相乘来计算。这样获得的研究成果不仅在学术会议上发表，而且还发表在论文中。

项目成果

グラフェン/銅ナノ粒子の化学構造及び熱電物性評価

石墨烯/铜纳米颗粒的化学结构和热电性能评价

• 发表时间: 2023
• 作者: 齋藤 光希 ; 清水 隆司 ; 坂根 駿也 ; 田中 秀樹
• 通讯作者: 田中 秀樹

Synthesis of single phase a-Cu2Se nanowires by photoreduction method for thermoelectric applications

光还原法合成单相a-Cu2Se纳米线用于热电应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Tatsuki Miura ; Kazuki Munakata ; Shunichiro Miwa ; Shunya Sakane ; Hideki Tanaka
• 通讯作者: Hideki Tanaka

銅ナノ粒子/pNIPAM複合体における局在表面プラズモン共鳴を利用した熱応答性の発現

使用铜纳米颗粒/pNIPAM 复合物中的局域表面等离子体共振表达热响应性

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂根 駿也;安治 敏輝;田中 秀樹
• 通讯作者: 田中 秀樹

Thermoelectric Properties of PEDOT:PSS Containing Connected Copper Selenide Nanowires Synthesized by the Photoreduction Method

光还原法合成的连接硒化铜纳米线PEDOT:PSS的热电性能

• DOI: 10.1021/acsomega.2c03335
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 4.1
• 作者: Sakane Shunya;Miwa Shunichiro;Miura Tatsuki;Munakata Kazuki;Ishibe Takafumi;Nakamura Yoshiaki;Tanaka Hideki
• 通讯作者: Tanaka Hideki

Environmental-friendly degradation of clay-hybridized Cu nanoparticles by carboxylic acids

羧酸对粘土杂化铜纳米粒子的环保降解

• DOI: 10.1016/j.cplett.2020.137615
• 发表时间: 2020
• 影响因子: 2.8
• 作者: Masaya Miyagawa; Yoko Ikeyama; Hitomi Kotake; Toshiki Maeda; Hideki Tanaka
• 通讯作者: Hideki Tanaka