教員の紹介
研究者情報
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学位
博士
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担当授業科目
工学基礎実験および演習，先端材料物質工学，先端材料物質工学実験II ，物理化学II，科学技術英語，文献ゼミナール，先端材料物質総合工学I
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専門分野
電気化学、固体化学、高圧科学
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研究テーマ
新機能性酸化物?硫化物の合成と特性評価
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研究内容キーワード
強相関電子系，電気化学測定，構造解析，液中プラズマ合成，中性子回折，金属空気二次電池，水の電気分解，酸素発生反応，酸素還元反応
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所属学会
日本材料科学会，電気化学会，日本セラミックス協会，応用物理学会
研究室の概要
近年、持続可能な低炭素社会の実現が重要性を増している。そのような社会を実現する上では、再生可能エネルギーの有効利用が鍵を握っている。しかし、風力などの再生可能エネルギーは、季節や時間による変動が大きく、電力の需要と供給が一致していない。こうした問題を解決するには、環境負荷が小さくて高性能な蓄電池の開発ならびに、再生可能エネルギーの余剰電力を用いた水素製造システムの高効率化が有効である。また、現代社会においては、様々な分野で活躍できる新機能性材料の登場が望まれており、新しい合成手法の構築が必須と言える。そのため、私たちの研究室では、（1）金属空気二次電池の実用化を目的とした二元機能触媒の開発、（2）環境負荷の小さい水の電気分解を実現するための酸素発生触媒の開発、（3）液中プラズマによる新機能性材料の開発を電気化学、物性科学、ナノテクノロジー、粉体工学、結晶学の観点から総合的に行っている。
研究室の研究テーマ
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次世代二次電池に必要な二元機能触媒の開発
金属空気二次電池は、空気中の酸素を正極に取り込んで使用するため、リチウムイオン二次電池よりも高いエネルギー密度が実現でき、次世代の蓄電池として期待されている。しかし、放電反応（酸素還元反応）の反応速度が小さいこと、充電反応（酸素発生反応）によって正極が酸化?劣化してしまうだけなく、反応の開始電位も高いことが課題である。そこで、本研究室では酸素還元反応と酸素発生反応の両方に高い触媒活性と耐久性を有する電気化学触媒の開発をしている。高い触媒活性と耐久性の駆動力は電子構造と結晶構造であるという考えから、物性科学および結晶学の視点を大事にしている。
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環境負荷の小さい水分解のための酸素発生触媒の開発
再生可能エネルギーの余剰電力を用いた水素製造システムとして水の電気分解が注目されている。しかし、陽極での酸素発生反応の開始電位が高いため、環境負荷が大きく、水素製造システムを効率化するには、優れた酸素発生触媒を開発する必要がある。また、酸素発生反応は強力な酸化反応であるだけでなく、電解液には強酸性または強塩基性の水溶液を使用するため、高い耐久性をもった酸素発生触媒が求められる。そこで、本研究室では遷移金属をベースとした材料の中から電子間の相互作用が強いものをセレクトして、反応の開始電位が低いだけでなく、反応中も構造が安定な触媒を開発している。
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液中プラズマによる新機能性材料の開発
現代の科学の進歩はめざましく、トレンドの移り変わりが激しい。そのため、材料科学、電気化学、固体化学などの分野においては、分野横断的な発想が必要とされるだけでなく、多機能を持った新しい材料の開発が重要になってきている。しかし、マルチな機能の新物質を発見するには、従来の合成手法では限界がある。本研究室では、準安定相のナノ粒子を得るために、液中プラズマによる材料合成を行っている。プラズマと溶液が作る特殊な反応場によって、高速の非平衡プロセスが可能となるだけでなく、分散性も高い粒子が取り出せるため、幅広い分野への応用を想定した機能性材料を開発している。