酸化物系固体電解質としてGa-doped Li₇La₃Zr₂O₁₂を用い、その合成条件や粒径が固体電解質の電気化学的および化学的安定性にどのような影響を与えるかを詳細に調査しました。

カチオン空孔を有するペロブスカイト型酸化物(LaMn)_1–xO₃内のMnイオンをCoイオンで置換し、結晶構造、金属元素の価数状態, カチオン空孔濃度が、ORR触媒活性に及ぼす影響を調査しました。その結果、Co置換によってMn-O原子間距離が短くなり活性が向上しましたが、同時にMnイオンの濃度も低くなるため、活性が最大となる置換量が存在することを明らかにしました。さらに亜鉛空気電池への応用も行いました。

カチオン空孔量を変化させた非化学量論比組成を有するペロブスカイト型酸化物 (LaMn)_1–xO₃ を合成し、Mn-O 結合長が酸素還元触媒活性に与える影響を調べ、そのメカニズムを提案しました。
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東北大学金属材料研究所の市坪教授、名古屋工業大学の中山教授との共同研究の成果で、マグネシウム蓄電池用正極活物質が有する、電解液の酸化分解反応と還元分解反応に対する触媒活性発現のメカニズムを実験と計算を組み合わせて包括的に説明するとともに、このメカニズムに基づいて正極活物質の設計指針の一つを提唱しました。
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スピネル型酸化物の四面体サイトに存在するイオンが酸素発生触媒活性に与える影響を調査しました。特に、四面体サイトを占有するZnイオンが溶解することでカチオン欠損が生じ、その欠損に反応中間体が吸着しやすくなることで活性が向上することを明らかにしました。多量のカチオン欠損は、構造の不安定化と活性低下に繋がることも示しました。
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様々な種類の高活性な酸素発生酸化物触媒が報告されています。しかしながら、酸化物であるが故に酸性水溶液中では溶解するものがほとんどです。本研究では、酸性水溶液中でも高い安定性を有する四重ペロブスカイト型ルテニウム酸化物ACu₃Ru₄O₁₂を、大阪公立大学の山田幾也教授のグループの協力のもと合成しました。さらに、Aサイトカチオンを置換することによりCuイオンの価数を変化させ、酸素発生反応に対する触媒活性との相関を明らかにし、RuとCuの両方が関与するデュアルサイト機構により酸素発生反応が進行することを発見しました。
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酸素還元反応の進行に必要な過電圧下げることは、燃料電池の実用化に繋がる重要なテーマの一つです。本研究では、ペロブスカイト酸化物LaMnO₃にSrを添加することで、過電圧が大幅に低下することを明らかにし、そのメカニズムを解明しました。
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電解により基板上にコバルト水酸化物を析出させる手法を発展させ、VS₂で修飾したカーボンペーパー上に、非晶質のコバルト酸化物を析出させることで表面再構築反応を促進し、酸素発生反応に対する触媒活性を向上させることに成功しました。
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