利用報告書 / User's Reports


【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23BA0014

利用課題名 / Title

X線光電子分光を用いたホウ素含有物質に関する物質科学の研究

利用した実施機関 / Support Institute

筑波大学 / Tsukuba Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電極材料/ Electrode material,水素貯蔵/ Hydrogen storage,電子分光/ Electron spectroscopy


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

近藤 剛弘

所属名 / Affiliation

筑波大学数理物質系

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

伊藤 伸一,引地 美亜 ,Linghui Li,Kang Zihao,渡邉 範陳,野口　夏未 ,Yuan Mei,安田 幸広,福田 弘清,竹山日南子,竹下幸佑,下里 昇平 ,李进宇

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

BA-015：X線光電子分光装置


報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　本研究では我々が2017年に論文報告したホウ素と水素で構成される新しい二次元物質であるホウ化水素（またはボロファン）や2021年に論文報告した新しい二次元物質である硫化ホウ素シートなどを基軸とし、様々なホウ素含有物質に関する物質科学の研究を展開する。具体的には、これらのホウ素含有二次元物質や、これらを基本とした誘導体、あるいは新しい物質候補群の熱触媒特性、電気化学触媒特性、水素吸蔵特性を明らかにする。この際、ホウ素含有物質の表面の物性を決定づける表面構成元素の組成や化学的状態をX線光電子分光で評価する。

実験 / Experimental

　ホウ化水素シート、菱面体硫化ホウ素、硫化ホウ素シート、およびホウ素含有二次元物質や、これらを基本とした誘導体、あるいは新しい物質候補群の熱触媒特性、電気化学触媒特性、水素吸蔵特性を明らかにする。この際、ホウ素含有物質の表面の物性を決定づける表面構成元素の組成や化学的状態をX線光電子分光で評価する。

結果と考察 / Results and Discussion

菱面体硫化ホウ素をグラフェンと混合した物質が、アルカリ中での水電解で重要となる酸素生成反応に対する触媒として市販RuO2を上回る世界最高レベルの触媒活性をしめすことが明らかとなった。また、耐久性もあり200回のサイクリックボルタンメトリー前後でのX線光電子分光の測定結果より、極めて安定性が高く、酸化物などが表面に生成しないことも示された[1-2]。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

1) Development of a highly stable nickel-foam-based boron monosulfide–graphene electrocatalyst with a high current density for the oxygen evolution reaction, Linghui Li, Norinobu Watanabe, Cheng Jiang, Akiyasu Yamamoto, Takeshi Fujita, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Hideo Hosono, Takahiro Kondo*, Science and Technology of Advanced Materials 24 (2023) 2277681. (8 pages)
2) Linghui Li, Satoshi Hagiwara, Cheng Jiang, Haruki Kusaka, Norinobu Watanabe, Takeshi Fujita, Fumiaki Kuroda, Akiyasu Yamamoto, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Hideo Hosono, Minoru Otani, Takahiro Kondo*, Boron monosulfide as an electrocatalyst for the oxygen evolution reaction, Chemical Engineering Journal 471 (2023) 144489. (9 pages) (国際共同研究)


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
  1. Satoshi Kawamura, Electrolytic Hydrogen Release from Hydrogen Boride Sheets, Small, 20, (2024).
    DOI: 10.1002/smll.202310239
  2. Keisuke Miyazaki, Rhombohedral boron monosulfide as a metal-free photocatalyst, Scientific Reports, 13, (2023).
    DOI: 10.1038/s41598-023-46769-7
  3. Linghui Li, Development of a highly stable nickel-foam-based boron monosulfide–graphene electrocatalyst with a high current density for the oxygen evolution reaction, Science and Technology of Advanced Materials, 24, (2023).
    DOI: 10.1080/14686996.2023.2277681
  4. Miwa Hikichi, Controlling Photoinduced H2 Release from Freestanding Borophane Sheets Under UV Irradiation by Tuning B–H Bonds, Advanced Materials Interfaces, 10, (2023).
    DOI: 10.1002/admi.202300414
  5. Linghui Li, Boron monosulfide as an electrocatalyst for the oxygen evolution reaction, Chemical Engineering Journal, 471, 144489(2023).
    DOI: 10.1016/j.cej.2023.144489
  6. Takahiro Kondo, Advancements in Freestanding Hydrogen Boride Sheets: Unraveling the Novel Properties of Borophane Polymorphs, Chemistry Letters, 52, 611-621(2023).
    DOI: 10.1246/cl.230210
  7. Shin-ichi Ito, Effective treatment of hydrogen boride sheets for long-term stabilization, Physical Chemistry Chemical Physics, 25, 15531-15538(2023).
    DOI: 10.1039/D3CP01256E
  8. Ayumi Minoda, Low-concentration palladium recovery from diluted aqua regia-based wastewater using lyophilized algal cells, Resources, Conservation & Recycling Advances, 17, 200140(2023).
    DOI: 10.1016/j.rcradv.2023.200140
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：4件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：1件

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