エネルギー貯蔵のためのMXeneの多段階エントロピー着想工学:Mサイトの無秩序から表面終端の複雑性まで

ポータブルウェアラブルエレクトロニクスの進展に伴い、フレキシブルスーパーキャパシタの開発機会が拡大している。近年、MXeneとその複合材料は、高い理論容量、比表面積、導電性、親水性、機械的柔軟性から、優れたスーパーキャパシタ電極材料として注目されている。本レビューは、MXeneの開発経緯と一般的な合成戦略を概説し、異なる調製方法が構造と特性に与える影響に焦点を当てる。フレキシブルスーパーキャパシタの実用的な要求に基づき、電荷蓄積、レート性能、サイクル寿命、機械的柔軟性に影響を与える主要因を分析する。MXene複合材料の性能向上に用いられる一般的な設計戦略をまとめる。さらに、MXeneベース電…

プロトン交換膜燃料電池(PEMFC)の普及には、低コストで高活性なPt系陰極電極触媒の開発が不可欠である。従来のPtの固有構造最適化に加え、最近の設計戦略では、活性サイト組成、触媒-支持体相互作用、界面微小環境の連動制御が重視されている。本稿では、Pt系電極触媒の構造活性相関と触媒機構に関する包括的なレビューを行う。代表的な戦略として、ひずみ/配位子制御、規則格子金属間化合物、コアシェル構造、単原子触媒/合金、高エントロピー合金、軽元素ドーピング、支持体エンジニアリング、表面微小環境制御などを体系的に議論する。従来の形態学的特徴のカタログ化とは異なり、触媒効率を支配する物理化学的起源に深く踏…

カーボンナノチューブ(CNTs)は、金属フタロシアニン(MPc)系電極触媒の多機能支持体として優れており、分子触媒固有の導電性や凝集性の低さといった限界を克服する。本レビューは、MPcとCNTsの界面設計における最近の進歩を体系的にまとめ、持続可能なエネルギー変換と環境浄化における性能最適化を図る。界面設計戦略は、(1)分散・修飾工学(非共有結合相互作用による物理的固定化や標的修飾)、(2)化学結合工学(強固な軸配位や共有結合グラフトによる安定した活性サイト形成と溶出防止)、(3)幾何・空間工学(CNTsの曲率、原子欠陥、内部空洞、一次元構造を利用したひずみ導入、対称性破れ、ナノ閉じ込め効果…

• 研究グループがNa助成ゾルゲル法を用いて複数の双晶境界を持つコバルトフリーLiリッチMn系正極材料(SG-TB)を開発した

バイオマス由来炭素材料は、リチウムイオン電池(LIB)およびナトリウムイオン電池(SIB)向けの持続可能な負極材料として有望視されている。バイオマスは再生可能で豊富、低コストであり、その組成や形態は多様である。リグノセルロース骨格、固有のヘテロ原子、バイオマス由来の無機種は、炭素化、活性化、黒鉛化、ドーピングなどのプロセスを経て、調整可能な多孔性、炭素配列、表面化学を持つ炭素構造に変換できる。本レビューでは、まずバイオマス前駆体の組成および構造的特徴を要約し、次に処理条件がそれらを炭素骨格に変換する方法を説明する。その後、LIBとSIBの異なる設計要件を比較することで、バイオマス由来炭素負極…