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電気化学的手法を用いて、CO₂を高効率にギ酸塩へと電解還元するための金属Biナノフラワー触媒を開発しました。金属Bi中における欠陥や小角粒界がいかに触媒性能を著しく向上させるかを解明しました。本研究は、同じ組成を有する物質を用いても活性が大きく異なる場合がある理由や、効率的なCO₂電解還元のための触媒の設計指針を提案するものです。
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COMSOL Multiphysics® モデリングソフトウェアを利用したシミュレーションと実験を通じて、マグネシウム蓄電池におけるマグネシウム負極の表面形状とマグネシウムイオンの輸送特性が電析挙動に与える影響を明らかにし、均一なマグネシウム金属電析の実現に向けた設計指針を示しました。本成果はNIMS万代先生との共同研究によるものです。

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マグネシウム蓄電池用正極活物質α-K_xMnO₂へのVイオンドーピングが、過電圧の低減、反応性向上、活物質の安定化などの効果を有することを明らかにしました。本成果は、東北大学市坪先生、北海道大学小林先生との共同研究によるものです。

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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