Development of energy devises based on graphene oxide hybrids

基于氧化石墨烯杂化物的能源装置的开发

• 批准号: 15F15347
• 负责人: 速水 真也
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15347/
• 关键词: 酸化グラフェン; プロトン伝導; 半導体; ハイブリッド

研究代表者は、GOナノシートおよびGOペーパーのプロトン伝導が、1 × 10-2 S cm-1程度のNafionに匹敵する非常に高いプロトン伝導度を示すことを世界に先駆けて発見し、またそれらのキャパシタ特性の発現も見出した。これらはいずれもGOナノシートの酸素官能基を経由するプロトン伝導によることも明らかにしている。またGOは、グラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素官能基が付加して負電荷・親水性のため様々なカチオン性の物質とハイブリッドを形成する。すなわち水素イオンや金属イオンなどとハイブリッドを形成させることができる。カチオン性の機能性有機化合物や機能性金属錯体カチオンとのハイブリッド化では、磁性体や伝導体などとのハイブリッド化が可能であり、新しいGOおよびrGOハイブリッドの世界を切り開くことが可能になった。また光電気化学を組み合わせることにより、発光の電圧制御も可能であることが分かっている。またrGOナノシートから光生成した電子・ホールの動きを明確にし、高効率電荷分離を発見した。さらに、液中パルスプラズマによる新規GOナノシートの合成方法を確立し、サイズ制御や窒素あるいはハロゲン原子などのドーピングに成功した。また半導体ナノシートの精密合成により極限の薄さを持つ光触媒や二次元材料特有の光機能を持つナノシートの開発にこれまで成功した。ナノシートを利用すると、従来の手法では作製が非常に難しい極限の触媒構造やデバイス構造等を作製・評価できると期待され、これまでに、ナノシートpn接合を作製し、その接合体の光触媒を明らかにした。

首席研究者首先发现，GO纳米片和GO纸的质子电导率表现出极高的质子电导率，可与大约1 x 10-2 s cm-1相当，并且还发现了其电容器特性的表达。还揭示了这两者都是由质子通过GO纳米片的氧官能团传导引起的。此外，GO是通过氧化石墨合成的，并将氧官能团添加到石墨烯表面，以形成由于负电荷和亲水性而与各种阳离子物质形成杂种。换句话说，可以用氢离子，金属离子等形成混合动力。还发现，通过将光电化学物质结合起来，也可以对发射的电压控制。此外，阐明了由RGO纳米片产生的照片产生的电子和孔的运动，并发现了高效率电荷分离。此外，还建立了一种在液体中使用脉冲血浆合成新型GO纳米片的方法，氮或卤素原子的尺寸控制和掺杂已经成功。此外，通过精确合成半导体纳米片，我们成功地开发了具有极度薄的光催化剂，具有二维材料独有的光功能。有望使用纳米片允许使用常规方法制造极其难以制造的极端催化剂结构和设备结构的生产和评估，因此已经制造了纳米片PN连接，以阐明键的光催化剂。

项目成果

Photoreduction Dependent p- and n-Type Semiconducting Field-Effect Transistor Properties in Undoped Reduced Graphene Oxide

• DOI: 10.1002/slct.201701509
• 发表时间: 2017-08-22
• 期刊: CHEMISTRYSELECT
• 影响因子: 2.1
• 作者: Takehira, Hiroshi;Islam, Md Saidul;Hayami, Shinya
• 通讯作者: Hayami, Shinya

Development of an All Solid State Battery Incorporating Graphene Oxide as Proton Conductor

• DOI: 10.1002/gch2.201700054
• 发表时间: 2017-09-16
• 期刊: GLOBAL CHALLENGES
• 影响因子: 4.9
• 作者: Shudo, Yuta;Islam, Md. Saidul;Hayami, Shinya
• 通讯作者: Hayami, Shinya

Magnetic and Liquid Crystalline Property of Long-Alkyl Chain Appended Iron(II) Imidazole Complexes

长烷基链附加铁(II)咪唑配合物的磁性和液晶性质

• DOI: 10.1016/j.jorganchem.2016.02.014
• 发表时间: 2016
• 期刊: J. Organomet. Chem.
• 作者: M. R. Karim;H. Takehira;M. M. Rahman;A. M. Asiri;M. K. Abdullah;R. Ohtani;S. Hayami
• 通讯作者: S. Hayami

Photocurrent Generation of Graphene Oxide Hybrid with Ru(II) Complex

• DOI: 10.1246/cl.151123
• 发表时间: 2016-01
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Takeshi Matsui;M. R. Karim;Hiroshi Takehira;Masaaki Nakamura;Ryo Ohtani;M. Koinuma;S. Hayami

Shahjalal University(Bangladesh)

沙阿贾拉勒大学（孟加拉国）