研究内容

ソリューションプラズマを用いた材料合成技術や表面改質技術を用いて二次電池材料や燃料電池へと応用可能なクラスター触媒や電極材料の開発を行っています。また水の特異な物理化学的性質を科学的な側面から着目することで、新たな材料合成プロセスや機能の検討を進め、環境に優しい材料プロセス、材料の高機能化、新材料の発現を行っています。 ソリューションプラズマプロセッシング（SPP）は、水溶液中でプラズマを発生させ、化学反応を促進する手法です。各種化学反応を、反応性の高い非平衡プラズマ中で進行させることができます。SPPを用いることで、「化学反応を高速に進行させることができる」ばかりか、「酸化還元剤不使用で物質合成」ができます。大気圧下、低温中のプロセスであるため、従来の溶液科学の多方面に参画できます。量産化、大量合成に向けた、SSPの多極化、連続循環化技術の開発を行っています。

研究テーマ

1. 燃料電池（Fuel Cell, FC）触媒および酸素還元反応（ORR）

– ORR用Pt系および非Pt系触媒の設計
– コア–シェル構造触媒（例：Pt-M、PtNi、PtCo、PtIr、Pt合金）
– 脱合金化PtCo@グラフェン触媒
– 単層カーボンナノチューブ（SWCNTs）内外へのPtナノ粒子の担持
– ORR/OER用の二元系およびRu系コア–シェル触媒
– コスト削減のための非Pt系触媒および代替材料の開発

2. 二次元材料およびトポロジカルナノ構造

– MoS₂などの2次元遷移金属カルコゲナイド（TMDs）
– HER/OERおよび電子デバイス応用のための2次元トポロジカル材料
– リチウムイオン電池（LIB）向けのグラファイト系材料
– ORR/OER用の2元系金属有機構造体（MOFs）
– 多機能性を備えたトポロジカル触媒設計

3. 電気化学触媒および水分解

– グリーン水素製造のための水分解触媒
– HERおよびOER向けのコア–シェル型および二元系触媒
– 分解・光化学変換のための光触媒

4. バイオマス由来分子の触媒変換

– フルクトースから5-HMFおよびFDCAへの触媒変換
– MOF（Metal–Organic Framework）およびPt@MOFを用いた選択的酸化反応

5. マテリアルズインフォマティクス（MI）およびデータ駆動型材料設計

– 触媒設計における機械学習（ML）およびデータサイエンスの応用
– ORRおよび電池材料最適化に向けたマテリアルズインフォマティクスの統合
– 構造と特性の相関分析におけるMIの活用