生物を模倣したソフト溶液プロセスによる新規酸化物ナノ構造デザイン

通过仿生软溶液工艺设计新型氧化物纳米结构

• 批准号: 08J05161
• 负责人: 内山 弘章
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J05161/
• 关键词: 機能性酸化物; 三次元ナノ構造; リチウム二次電池電極; バイオミネラリゼーション

本研究では、生物が行なう無機材料合成(バイオミネラリゼーション)を模倣することで、三次元ナノ構造を有する機能性酸化物を合成することを目的とした。リチウム二次電池電極として優れた電極特性を持つことが知られている酸化スズ(SnO)、マンガン酸リチウム(LiMn_2O_4)、リン酸鉄リチウム(LiFePO_4)を作製し、その電極材料としての優位性の検討を行なった。LiMn_2O_4では、我々のグループが以前に報告したゲルマトリクス中における結晶成長の手法を利用することでMnCO_3ナノ構造体を作製し、それをLiCO_3と共に焼成することでLiMn_2O_4ナノ構造体を作製することに成功した。本手法で得られたLiMn_2O_4ナノ構造体をリチウム二次電池正極に用いることで、0.5A/gの電流値の充放電特性において電極耐久性の向上が見られた。SnOおよびLiFePO_4では、それぞれの中間体であるSn_6O_4(OH)_4、Fe_3(PO_4)_2を溶解再析出によって目的物質へと変化させる際の反応条件を調整することで、ナノ構造の制御を行なった。SnO結晶はSn_6O_4(OH)_4を酸性溶液中でエージングすること、ピラミッド状、メッシュ状、花弁状といった様々な形状を有するSnO結晶の作製に成功した。一方、LiFePO_4においては、Fe_3(PO_4)_2をLiOH溶液を用いて180℃で水熱処理することで、ナノロッドが方位を揃えて集積した櫛状粒子が得られた。上記の研究成果について国際会議2件(LiMn_2O_4,SnO)、国内学会1件(LiFePO_4)の学会発表を行なった。また、SnOに関しての成果をまとめた論文が学術雑誌Langmuirに掲載され、関連した論文を2件投稿中である(2009年3月現在)。上記の研究以外にも光触媒に関する論文を共著で発表した。

This study aims to synthesize inorganic materials from biological materials, such as inorganic materials, inorganic materials, The electrode properties of secondary battery are studied. The preparation of SnO, LiMn2O4, LiFePO4 and the optimization of electrode materials are discussed. LiMn_2O_4 was successfully synthesized by co-firing LiCO_3 and LiMn_2O_4. This method has been used to obtain LiMn_2O_4-based structure for secondary battery electrode. The current value of 0.5A/g, charge characteristics and electrode durability have been improved. SnO and LiFePO_4 were dissolved and reprecipitated, and the reaction conditions were adjusted during the transformation of the target substance. SnO crystals were successfully prepared in Sn_6O_4(OH)_4 acidic solution with different shapes. LiFePO_4, Fe_3(PO_4)_2 and LiOH solution were treated with hydrothermal treatment at 180℃. The research results mentioned above were presented in 2 international conferences (LiMn_2O_4, SnO) and 1 national conference (LiFePO_4). Langmuir published two papers related to this topic (March 2009). The paper is related to the study of photocatalyst in the past.

项目成果

Spinel-type Porous LiMn_2O_4 Prepared from Nanostructured MnCO_3 and the application to a Cathode for Lithium Ion Secondary Batteries

纳米MnCO_3制备尖晶石型多孔LiMn_2O_4及其在锂离子二次电池正极中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Uchiyama;E. Hosono;Z. Haoshen;H. Imai
• 通讯作者: H. Imai

Photoluminescence of nitrogen-doped anatase

• DOI: 10.1016/j.matchemphys.2008.04.053
• 发表时间: 2008-10
• 期刊: Materials Chemistry and Physics
• 影响因子: 4.6
• 作者: T. Okumura;Y. Kinoshita;Hiroaki Uchiyama;H. Imai

Matrix-mediated formation of hierarchically structured SnO crystals as intermediates between single crystals and polycrystalline aggregates.

• DOI: 10.1021/la800955r
• 发表时间: 2008-07
• 期刊: Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
• 作者: Hiroaki Uchiyama;H. Imai

Preparation of Hierarchically Structured SnO from Sn_6O_4 (OH)_4 as a Precursor Phase

以Sn_6O_4(OH)_4为前驱相制备多级结构SnO

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Uchiyama;H. Imai
• 通讯作者: H. Imai

中間体を用いた水溶液プロセスによるLiFePO_4の形態制御およびLiイオン二次電池正極への応用

利用中间体水溶液法控制LiFePO_4的形貌及其在锂离子二次电池正极中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: 内山弘章;細野英司;周豪慎;今井宏明
• 通讯作者: 今井宏明