エネルギー応用に向けたナノカーボン/層状複水酸化物ヘテロ構造の創製

创建用于能源应用的纳米碳/层状双氢氧化物异质结构

• 批准号: 22KF0383
• 负责人: 馬 仁志
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0383/
• 关键词: ナノカーボン; 層状複水酸化物; フラーレン; 電極触媒

高品質のニッケルー鉄層状複水酸化物 (LDH) から単層ナノシートを合成した同時に、アルカリ金属による炭素還元反応プロセスの最適化を行った。アルカリ金属還元の場合、酸化グラフェンと異なり、非官能化炭素の還元により負電荷は導入され、高い導電性のグラフェンが得られることを明らかにした。その中で、グラファイト前駆体の横方向のサイズが小さいほど、剥離しやすくなる傾向にあり、得られるグラフェン分散液濃度に直接影響することが分かった。反対電荷を持つ2種類のナノシート、すなわちNi-Fe LDHナノシートとアルカリ金属還元グラフェンを混合することによって、凝集させることに成功した。得た凝集体の構造を解析した結果、すでに報告されたNi-Fe LDHと還元酸化グラフェン（rGO）のヘテロ積層生成物に比べ、2種類のナノシート間の距離が小さくなる一方、電極触媒特性はほぼ同等レベルであった。また、アルカリ金属還元フラーレンとMgAl LDHナノシートのナノコンポジットの合成を始めた。LDHナノシートとフラーレンが交互に積層するヘテロ構造が得られるかについて、引き続き考察中である。一方、LDHの陰イオン交換特性を利用し、フラーレンの直接挿入（インターカレーション）によるヘテロ構造の形成を試みている。前述のアルカリ金属還元グラフェンとフラーレンを用いた凝集実験結果から、ナノカーボンの還元的溶解がナノコンポジットの創成に大きな可能性を示すことが実証された。

我们用高质量的镍铁层状双氢氧化物（LDH）合成了单壁纳米片，并同时优化了碱金属的碳还原反应过程。在碱金属还原的情况下，与氧化石墨烯不同，通过非官能化碳的还原引入负电荷，从而产生高导电性的石墨烯。其中，发现石墨前驱体横向尺寸越小，越容易剥离，直接影响得到的石墨烯分散液的浓度。他们通过混合，成功地聚集了两种带相反电荷的纳米片，即Ni-Fe LDH纳米片和碱金属还原石墨烯。分析所得聚集体的结构发现，与之前报道的Ni-Fe LDH和还原氧化石墨烯（rGO）的异质叠层产品相比，两种纳米片之间的距离更小，但电催化性能他们几乎处于同一水平。我们还开始合成碱金属还原富勒烯和 MgAl LDH 纳米片的纳米复合材料。我们仍在研究是否可以获得LDH纳米片和富勒烯交替堆叠的异质结构。另一方面，利用LDH的阴离子交换特性，我们尝试通过富勒烯的直接插入（嵌入）形成异质结构。上述使用碱金属还原的石墨烯和富勒烯的团聚实验的结果表明，纳米碳的还原溶解具有创建纳米复合材料的巨大潜力。

项目成果

Monolayer Iron and Iron-Rich Hydroxide Nanosheets Exfoliated from High-Quality Green Rust for Enhanced Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction

• DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c03639
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Chemistry of Materials
• 影响因子: 8.6
• 作者: Lulu Jia;Fang Xian;Y. Sugahara;Nobuyuki Sakai;Emmanuel Picheau;Hairong Xue;Y. Yamauchi;T. Sasaki;R. Ma

Thermal Oxidation of Carbonaceous Nanomaterials Revisited: Evidence of Mechanism Changes.

重新审视碳质纳米材料的热氧化：机制变化的证据。

• 发表时间: 2022
• 作者: Jia Lulu;Xian Fang;Sugahara Yoshiyuki;Sakai Nobuyuki;Picheau Emmanuel;Xue Hairong;Yamauchi Yusuke;Sasaki Takayoshi;Ma Renzhi;PICHEAU Emmanuel
• 通讯作者: PICHEAU Emmanuel