Synthesis of transition metal-based nanostructures with unsaturated coordination sites and exploration of catalytic functions

具有不饱和配位位点的过渡金属纳米结构的合成及催化功能探索

基本信息

  • 批准号:
    22K18956
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-06-30 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

鉄系層状複水酸化物(LDH)、すなわちGreen Rustのトポケミカル合成を行った。まず、雰囲気保護下で均一沈澱法により高結晶性ブルーサイト型Fe(OH)2を得た。ヨウ素を酸化剤としてFe(OH)2中の一部のFe2+を酸化させることによって、ヨウ素イオンがインターカレートするFe2+-Fe3+ LDHを変換させることに成功した。層間のヨウ素イオンをドデシル硫酸イオンに交換した後、ホルムアミドの中で剥離することで厚さ約0.8 nmの単層Fe2+-Fe3+ LDHナノシートを創製した。同じ均一沈澱プロセスの中で、Fe(OH)2にNiのドーピングを試み、Feに対してNiの含有量は最大25%までブルーサイト構造が保持されることが分かった。トポケミカル変換によりNi含有Fe系(Fe2+-(Ni2+)-Fe3+)LDHナノシートを調製した。得られた一連のNi含有Fe系LDHナノシートの酸素発生反応(OER)触媒性能を評価したところ、Ni含有量は約15%の時、1M KOH水溶液の中で290 mV@10mA cm-2という小さな過電圧を達成した。これは、報告された最も触媒活性高いNi2+-Fe3+ LDH触媒と同等な高性能である。また、6配位(Oh)と4配位(Td)共存するCo2+-Ni2+-Fe2+水酸化物ナノコーンの合成に試みた。ヨウ素酸化により原子価2価と3価が混在するCo2+-Ni2+-Fe3+ LDHナノコーンに変換させることにより、OER触媒性能が大幅に増強されることが分かった。中心金属イオンの酸化状態と配位環境の高度制御は高性能ナノ触媒の開発にとって重要な戦略の一つとして確立されつつある。
Ferrous layered complex hydrate (LDH), Green Rust and its synthesis High crystalline Fe(OH)2 was obtained by homogeneous precipitation method under the protection of hydrogen and nitrogen. The Fe2 +-Fe3 + LDH transition was successful. A single Fe2 +-Fe3 + LDH layer with a thickness of about 0.8 nm was created after the interlayer transition. In the same way, the homogeneous precipitation of Ni in Fe(OH)2 is tested, and the content of Ni in Fe(OH) 2 is up to 25%. Ni contains Fe (Fe2 +-(Ni2 +)-Fe3 +) LDH. When Ni content is about 15%, 1M KOH aqueous solution can reach 290 mV@10mA cm-2. Ni2 +-Fe3 + LDH catalyst with high catalytic activity is reported. Co2+-Ni2 +-Fe2 + Acid Complex with 6-coordination (Oh) and 4-coordination (Td) Blue Shift Co2+-Ni2 +-Fe3 + LDH is a new type of OER catalyst. The acid state of the central metal and the high degree of control of the coordination environment are important for the development of the catalyst.

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Transition metal hydroxide nanosheets and heterostructures for efficient electrocatalysis
用于高效电催化的过渡金属氢氧化物纳米片和异质结构
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    ISHII;Satoshi;Renzhi Ma
  • 通讯作者:
    Renzhi Ma
Superlattice-Like Co-Doped Mn Oxide and NiFe Hydroxide Nanosheets toward an Energetic Oxygen Evolution Reaction
超晶格共掺杂氧化锰和氢氧化镍铁纳米片用于高能析氧反应
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.2c00773
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Ying Zhang;Xia Long;Xiaohe Liu;Gen Chen;Junhua Hu;Mimi Li;Renzhi Ma;Hao Wan
  • 通讯作者:
    Hao Wan
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:
  • 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
  • 通讯作者:
    Lulu Jia;Fang Xian;Y. Sugahara;Nobuyuki Sakai;Emmanuel Picheau;Hairong Xue;Y. Yamauchi;T. Sasaki;R. Ma
Boosting electrocatalytic water oxidation of NiFe layered double hydroxide via the synergy of 3d-4f electron interaction and citrate intercalation
通过3d-4f电子相互作用和柠檬酸盐插层的协同作用促进NiFe层状双氢氧化物的电催化水氧化
  • DOI:
    10.1039/d2ta06801j
  • 发表时间:
    2022-12-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Chen, Shuo;Zheng, Zhicheng;Ma, Renzhi
  • 通讯作者:
    Ma, Renzhi
Transition-metal hydroxide nanosheets with peculiar double-layer structures as efficient electrocatalysts
  • DOI:
    10.1016/j.checat.2022.02.015
  • 发表时间:
    2022-04-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chen, Fashen;Zhou, Wei;Ma, Renzhi
  • 通讯作者:
    Ma, Renzhi
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馬 仁志其他文献

Question Based Instruction (QBI) promotes learners’ abilities to ask more questions and express opinions during group discussions. In E. Manalo (Ed.), Deeper learning, dialogic learning, and critical thinking: Research-based strategies for the classroom.
基于问题的教学 (QBI) 提高学习者在小组讨论中提出更多问题和表达意见的能力,参见 E. Manalo(Ed.),《深入学习、对话学习和批判性思维:基于研究的课堂策略》。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    馬 仁志;佐々木 高義;Yoshinori OYAMA and Tomoko YAGIHASHI
  • 通讯作者:
    Yoshinori OYAMA and Tomoko YAGIHASHI
分光イメージングSTMによる非従来型超伝導体FeSeの研究
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  • DOI:
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    花栗哲郎
Swelling and Delamination Behaviors of Layered Transition Metal Oxide with a Series of Quaternary Ammonium Ions
层状过渡金属氧化物与一系列季铵离子的溶胀和分层行为
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    ソン イェジ;井伊 伸夫;海老名 保男;馬 仁志;佐々木 高義
  • 通讯作者:
    佐々木 高義
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基于二维纳米片的阴离子导体和电催化剂
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    馬 仁志;佐々木 高義
  • 通讯作者:
    佐々木 高義
2D Functional Nanosheets: Soft Chemical Synthesis, Hetero-assembly and Emergent Properties
二维功能纳米片:软化学合成、异质组装和新兴特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    馬 仁志;佐々木 高義
  • 通讯作者:
    佐々木 高義

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知道了