東京理科大学　研究推進機構　総合研究院　カーボンバリュー研究拠点

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東京理科大学　研究推進機構　総合研究院
カーボンバリュー研究拠点

Carbon Value Research Center

About Our Center

人工光合成光触媒，電極触媒，二次イオン電池などの材料を開発して，カーボンニュートラル・SDGsに貢献する。

カーボンバリュー研究拠点
（Carbon Value Research Center）は，

東京理科大学の教員が持っているサイエンス・テクノロジーを駆使し，さらには外部機関との連携・共同研究により，人工光合成などのカーボンニュートラルに寄与する本質的な要素科学技術を開発することを目的としています。その成果をトータルシステムに社会実装し，地球が抱えている資源・エネルギー・環境問題の解決に貢献していきます。
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    工藤昭彦先生が2026年3月に定年を迎えます。
    そこで，2026年3月7日（土）の午後に最終講義と懇親会を開催する予定です。詳細およびお申し込みにつきましては以下のリンクをご参照ください。
    工藤昭彦教授 最終講義および懇親会のご案内
    お申し込みフォーム
  • 2025-07-25
    Web サイトを更新しました。
  • 2025-05-09
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  • 2025-04-25
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  • 2024-10-29
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  • 2024-10-22
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  • 2024-10-08
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  • 2024-09-03
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  • 2024-09-03
    工藤教授の講演会が下記の通り開催されます。
    理窓会会員（東京理科大学卒業生），本学学生が対象です。
    【東京理科大学　理窓技術士会　技術懇話会】
    日時：2024年9月14日（土）16：00～18：00　(受付開始15:45)
    場所：神楽坂キャンパス森戸記念館1階第2フォーラム　及びweb
    【講演内容】
    演題「カーボンニュートラルのための光触媒を用いた人工光合成技術の開発」
    【講演概要】
    　カーボンニュートラルを実現，さらには資源・エネルギー・環境問題を解決する科学技術として，簡便で低コストが期待される光触媒を用いた人工光合成が注目されています。代表的な人工光合成として，水からグリーン水素を製造する，水を水素源として二酸化炭素を資源化する反応があげられます。　本講演では，今までどのような研究がなされてきたか，何が課題点だったのか，現状はどうなっているのか，今後すべき課題は何かについて説明します。そして，光触媒を用いた水分解の原理などの基礎的なことからから，具体的な水分解光触媒系までを紹介します。
    https://www.risoukai.com/gijyutsushikai/
    登録サイトは，上記サイトの下の方にあります。
    9/9が登録締め切りです。
    奮ってご参加ください。
More News
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  • T. M. Suzuki, K. Nagatsuka, T. Nonaka, Y. Yamaguchi, N. Sakamoto, T. Uyama, K. Sekizawa, A. Kudo, and Takeshi Morikawa, "Highly selective CO2 electrolysis in aqueous media by water-soluble cobalt dimethyl-bipyridine complex", Chem. Commun., 2023, 59, 12318-12321.
    コバルト錯体（[Co(dmbpy)3]2+）を用いた水溶液中での二酸化炭素電解において，ほぼ100%の一酸化炭素生成選択率を示すことを見いだした。本成果は豊田中央研究所の森川健志シニアフェロー（本拠点客員教授）のグループとの共同研究によるものであり，豊田中央研究所のコーポレイトサイトにトピックスとして紹介されました。。[拠点内共同研究]
    https://www.tytlabs.co.jp/cms/news/topic-20231122-2824.html
    https://www.tytlabs.co.jp/cms/en/news/topic-20231122-2824.html (English site)
  • Z. T. Gossage, N. Ito, T. Hosaka, R. Tatara, S. Komaba, "In situ Observation of Evolving H2 and Solid Electrolyte Interphase Development at Potassium Insertion Materials within Highly Concentrated Aqueous Electrolytes", Angew. Chem. Ind. Ed., 2023, 135, e202307446.
    駒場慎一教授，多々良涼一講師，Zachary T.Gossage博士(プロジェクト研究員)，伊藤奈南子氏(2023年度 修士課程1年)の研究グループは，走査型電気化学顕微鏡(SECM)とオペランド電気化学質量分析法(OEMS)を用いて，カリウムイオン電池の負極表面に形成されるSEI被膜の分析法を確立し，SEI被膜の界面反応メカニズムを明らかにしました。本分析手法はさまざまな電極と電解質に適用できるので，電池分野全体の開発促進に資すると大いに期待されます。詳細は下記のサイトを参照ください。
    https://www.tus.ac.jp/today/archive/20230913_0911.html
  • W. Soontornchaiyakul, S. Yoshino, T. Kanazawa, R. Haruki, D. Fan, S. Nozawa, Y. Yamaguchi, A. Kudo, "CH4 Synthesis from CO2 and H2O of an Electron Source over Rh-Ru Cocatalysts Loaded on NaTaO3:Sr Photocatalysts", J. Am. Chem. Soc., 2023, 145, 20485.
    Rh-Ru複合助触媒を担持したNaTaO3:Sr粉末光触媒を用いた水を電子とする二酸化炭素還元による8電子還元体であるメタンの生成に成功した。[カバーピクチャー]
  • K. Kubota, T. Asari, S. Komaba, "Impact of Ti and Zn Dual-Substitution in P2 Type Na2/3Ni1/3Mn2/3O2 on Ni-Mn and Na-Vacancy Ordering and Electrochemical Properties", Adv. Mater., 2023, 35, 2300714.
    ナトリウムイオン電池正極材料の高性能化において，多種の遷移元素を含むハイエントロピー酸化物が注目されている。実際に，Naと空孔の長周期配列を抑制するために，必要以上の遷移金属を含む材料が多く報告されてきた。本研究ではNiサイトをZnで，MnサイトをTiでそれぞれ部分置換することで最適化組成Na2/3[Ni1/4 Mn1/2Ti1/6Zn1/12]O2を見出し，ナトリウムイオン電池の性能向上のメカニズムを，結晶構造の観点から解明した。
  • S. Yoshino, A. Iwase, Y. Yamaguchi, T. M. Suzuki, T. Morikawa, and A. Kudo, "Photocatalytic CO2 Reduction Using Water as an Electron Donor under Visible Light Irradiation by Z-Scheme and Photoelectrochemical Systems over (CuGa)0.5ZnS2 in the Presence of Basic Additives", J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 2323-2332.
    還元用光触媒としてフラックス法によって合成された(CuGa)0.5ZnS2を用いることでZスキーム系および光電極系による水を電子源とした可視光二酸化炭素還元の高活性化に成功した。また，反応溶液中に塩基性塩を添加することでZスキーム系での可視光二酸化炭素還元による一酸化炭素生成活性およびその選択率の向上に成功した。[拠点内共同研究]
  • Y. Bai, C. Li, L. Liu, Y. Yamaguchi, M. Bahri, H. Yang, A. Gardner, M. A. Zwijnenburg, N. D. Browning, A. J. Cowan, A. Kudo, A. I. Cooper, and R. S. Sprick, "Photocatalytic Overall Water Splitting Under Visible Light Enabled by a Particulate Conjugated Polymer Loaded with Palladium and Iridium", Angew. Chem. Ind. Ed., 2022, 16, e202201299.
    ポリマー系光触媒であるP10が可視光照射下での単一粒子系水分解に活性を示すことを見いだした。本成果は英国リバプール大学のCooperおよびSprickグループとの共同研究によるものである。 [国際共同研究]
  • T. M. Suzuki, S. Yoshino, K. Sekizawa, Y. Yamaguchi, A. Kudo, and T. Morikawa, "Photocatalytic CO2 reduction by a Z-scheme mechanism in an aqueous suspension of particulate (CuGa)0.3Zn1.4S2, BiVO4 and a Co complex operating dual-functionally as an electron mediator and as a cocatalyst", Appl. Catal. B Environ., 2022, 316, 121600.
    (CuGa)0.3Zn1.4S2還元用光触媒, BiVO4酸素生成用光触媒，および[Co-dmbpy]錯体からなるZスキーム系による可視光照射下での二酸化炭素還元において98%の一酸化炭素生成選択率を達成した。水溶液中での反応にも関わらず98%という非常に高い選択率を示したことは特筆に値する。本成果は豊田中央研究所の森川健志シニアフェローのグループとの共同研究によるものである。 [拠点内共同研究]
  • S. Yoshino, T. Takayama, Y. Yamaguchi, A. Iwase, A. Kudo, "CO2 Reduction Using Water as an Electron Donor over Heterogeneous Photocatalysts Aiming at Artificial Photosynthesis", Acc. Chem. Res., 2022, 55, 966-977.
    単一粒子型光触媒系，Zスキーム型光触媒系，および光電極系による人工光合成型のCO2還元に関しての総説である。本反応における抑えるべきポイントおよび近年われわれのグループで開発された種々の光触媒材料について紹介した。[カバーピクチャー]
  • K. Sun, C. Wang, Y. Dong, P. Guo, P. Cheng, Y. Fu, D. Liu, D. He, S. Das, Y. Negishi, "on-Selective Covalent Organic Framework Membrane as a Catalytic Polysulfide Trap to Arrest Redox Shuttle Effect in Lithium-Sulfur Batteries", ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14, 4079-4090.
    TAPP-ETB COF@Gベースのセパレーターを用いたリチウム硫黄電池は，0.2 A g-1で1489.8 mA h g-1という高い可逆容量を最初のサイクル後に示し，優れたサイクル性能（400サイクル後に920 mA h g-1）と優れたレート性能（2 A g-1で827.7 mA h g-1）を示した。[国際共同研究]
    Lanzhou University (China)
    Jilin University (China)
  • A. S. Alotabi, D. J. Osborn, S. Ozaki, Y. Kataoka, Y. Negishi, S. Tesana, G. F. Metha, G. G. Andersson, "Suppression of Phosphine-Protected Au9 Clusters Agglomeration on SrTiO3 Particles Using a Chromium Hydroxide Layer", Mater. Adv., 2022, 3, 3620-3630.
    SrTiO3-Au9系に薄いCr(OH)3層を蒸着すると，凝集は抑制された。入念なXPS測定から，オーバーレイヤーの化学状態は，最初はCr(OH)3であると決定されたが，200℃で10分間加熱するとCr2O3に変換した。光触媒実験により，Cr(OH)3オーバーレイヤーがSrTiO3-Au9上の酸素発生反応サイトをブロックしていることがわかった。[国際共同研究]
    Flinders University (Australia)
    Albaha University (Saudi Arabia)
    University of Adelaide (Australia)
    University of Canterbury (New Zealand)
  • V. Truttmann, H. Drexler, M. Stoger-Pollach, T. Kawawaki, Y. Negishi, N. Barrabes, G. Rupprechter, "Ligand Effect on the CO Oxidation Activity of CeO2 Supported Gold Nanocluster Catalysts", ChemCatChem., 2022, 14, e202200322.
    チオレートで保護されたAu25／CeO2は，ホスフィン配位子を有するクラスター触媒よりも250℃での活性化後に有意に高いCO転化率を示した。さらに，担体上の残基の存在は，金の粒子径よりも反応性に大きな影響を与えるようであった。[国際共同研究]
    TU Wien (Austria)
  • S. Sarkar, Y. Negishi, T. Pal, "Galvanic Replacement Reaction and Kirkendall Effect in Room Temperature Synthesis of Tubular NiSe2: A Nanozyme Catalyst with Peroxidase-Like Activity", Dalton Trans., 2022, 51, 12904-12914.
    本研究では，室温でのNiSe2ナノ構造の湿式化学合成を報告した。この異種カルコゲナイドナノ構造材料をペルオキシダーゼ模倣の人工酵素としてうまく利用する。これにより，溶液中の過酸化物を裸眼で検出する方法が得られる。ペルオキシダーゼ活性は，グルタチオンの存在下で選択的に抑制された。従って，このバイオチオールを選択的に検出する比色アッセイも同時に開発された。[国際共同研究]
    Ramakrishna Mission Vivekananda Centenary College (India)
    University of Johannesburg (South Africa)
  • S. Das, T. Sekine, H. Mabuchi, T. Irie, J. Sakai, Y. Zhao, Q. Fang, Y. Negishi, "Three-Dimensional Covalent Organic Frameworks with scu-c Topology for Drug Delivery", ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14, 48045-48051.
    本研究では，正四角柱（8連結）ノードと正方形平面（4連結）ノードを連結することにより，scu-cトポロジーを持つ最初の3次元COFを報告する。この新しいCOF，すなわちTUS-84は，明確な空隙率を持つ二重相互貫入構造を特徴としており，ブルナウアー・エメット・テラー比表面積は679 m2 g-1である。ドラッグデリバリー用途では，TUS-84は効率的な薬物担持と徐放性プロファイルを示す。[国際共同研究]
    Zhejiang Normal University (China)
    Jilin University (China)
  • Z. Li, S. Das, T. Sekine, H. Mabuchi, R. Kaneko, J. Sakai,T. Irie, E. Kamio, T. Yoshioka, J. Suo, Q. Fang, T. Kawawaki, H. Matsuyama, Y. Negishi, "Precise Control over Pore Hydrophilicity in Covalent Organic Framework Membranes for High-Flux Separation of Dyes from Water", ACS Appl. Nano Mater., 2022, 5, 17632-17639.
    TUS-46 COF膜は，サイズ選択的分子排除に適した細孔径と負静電細孔壁により，アニオン性染料に対して優れた拒絶性能を示した。また，TUS-46 COF膜は，アンバランスな化学量論に起因する骨格中の遊離アルデヒド官能基により，遊離アルデヒド官能基を持たない類似のCOF膜と比較して，10倍高い水透過率を示した。[国際共同研究]
    Jilin University (China)
  • S. Rudra, S. Das, P. Maji, A. Nayak, Y. Negishi, M. Pradhan, U. Nandi, "Redox-Guided Synthesis of Au-V2O5-MnO2 Nanoflower Composites with Enhanced Electrical Conductance for Supercapacitor Applications", ACS Appl. Nano Mater., 2023, 6, 1648-1659.
    MnO2とAuは，V2O5の格子間に有益な階層的ネットワーク形態を形成し，この種の相乗的構造は，中性電解質中で，市販のV2O5（1 A g-1で85 F g-1）に比べて高い比容量（1 A g-1で388 F g-1）を示した。合成したナノコンポジットは，エネルギー密度（1 A g-1電流密度で49 Wh kg-1）と出力密度（10 A g-1電流密度で4 kW kg-1）に優れ，エネルギー貯蔵に大きく貢献した。[国際共同研究]
    National Institute of Technology (India)
    Scottish Church College (India)
    Indian Institute of Technology Roorkee (India)
    Vellore Institute of Technology (India)
    National Institute of Technology Warangal (India)
  • Y. Zhao, S. Das, T. Sekine, H. Mabuchi, T. Irie, J. Sakai, D. Wen, W. Zhu, T. Ben, Y. Negishi, "Record Ultralarge-Pores, Low Density Three-Dimensional Covalent Organic Framework for Controlled Drug Delivery", Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202300172.
    3次元COFの中で最大の細孔サイズ（47 Å）と記録的な低密度（0.106 g cm-3）を有する3次元非相互貫入stpネットCOF，すなわちTUS-64の設計合成について報告する。TUS-64は，高度に相互結合したメソポーラスな足場と優れた安定性を特徴とし，模擬体液環境において5種類の薬物に対して効率的な薬物担持と放出制御を示し，薬物ナノキャリアとしての能力を実証した。[国際共同研究]
    Zhejiang Normal University (China)
  • A. S. Alotabi, Y. Yin, D. J. Osborn, T. D. Small, S. Ozaki, Y. Kataoka, Y. Negishi, K. Domen, G. F. Metha, G. G. Andersson, "Reduction and Diffusion of Cr2O3 Layer into P25 Particles upon High-Temperature Annealing in Comparison with BaLa4Ti4O15 and Al:SrTiO3", ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 14990-15003.
    本研究では，P25，BaLa4Ti4O15，Al:SrTiO3粒子に光電着した酸化クロムの安定性，酸化状態，バルクおよび表面の電子構造をアニールプロセスの関数として調べた。[国際共同研究]
    Flinders University (Australia)
    University of Adelaide (Australia)
  • T. Kawawaki, Y. Mitomi, N. Nishi, R. Kurosaki, K. Oiwa, T. Tanaka, H. Hirase, S. Miyajima, Y. Niihori, D. J. Osborn, T. Koitaya, G. F. Metha, T. Yokoyama, K. Iida, Y. Negishi, "Pt17 Nanocluster Electrocatalysts: Preparation and Origin of High Oxygen Reduction Reaction Activity", Nanoscale, 2023, 15, 7272.
    本研究では，[Pt17(CO)12(PPh3)8]zをカーボンブラックに吸着させ，その後焼成することで，市販の白金ナノ粒子／カーボンブラックよりも2.1倍高い酸素還元反応（ORR）活性を持つPt17担持カーボンブラック触媒（Pt17／CB）を調製できることを実証した。[国際共同研究]
    University of Adelaide (Australia)
  • D. Yazaki, T. Kawawaki, D. Hirayama, M. Kawachi, K. Kato, S. Oguchi, Y. Yamaguchi, S. Kikkawa, Y. Ueki, S. Hossain, D. J. Osborn, F. Ozaki, S. Tanaka, J. Yoshinobu, G. F. Metha, S. Yamazoe, A. Kudo, A. Yamakata, Y. Negishi, "Carbon Nitride Loaded with an Ultrafine, Monodisperse, Metallic Platinum-Cluster Cocatalyst for the Photocatalytic Hydrogen-Evolution Reaction", Small, 2023, 19, 2208287.
    本研究では，可視光駆動型光触媒として期待されるグラファイトカーボンナイトライド上に，超微細な単分散金属白金ナノクラスター（NC）を担持する方法を開発した。この光触媒では，白金ナノクラスター表面の一部が硫黄原子によって保護され，酸化を防いでいる。その結果，白金助触媒の担持重量あたりの水素発生活性は，従来法による白金助触媒担持光触媒の53倍と大幅に向上した。[国際共同研究]
    University of Adelaide (Australia)
  • S. Biswas, S. Hossian, T. Kosaka, J. Sakai, D. Arima, Y. Niihori, M. Mitsui, D.-e. Jiang, S. Das, S. Wang, Y. Negishi, "Nested Keplerian Architecture of [Cu58H20(SPr)36(PPh3)8]2+ Nanocluster", Chem. Commun., 2023, 59, 9336-9339.
    [Cu58H20(SPr)36(PPh3)8]2+（Pr = CH2CH2CH3）の入れ子ケプラー構造を報告する。この構造は，Cu(I)原子の5つの同心円状の多面体から構成されており，2 nmの範囲内に5つの配位子殻を収容するのに十分な空間を作り出している。[国際共同研究]
    Vanderbilt University (USA)
    University of Science and Technology of China (China)
  • Y. Zhao, T. Irie, J. Sakai, T. Sekine, H. Mabuchi, S. Biswas, S. Das, T. Ben, Y. Negishi, "Nanoporous 3D Covalent Organic Frameworks with pts Topology as Anticancer Drug Nanocarriers", ACS Appl. Nano Mater., 2023, 6, 19210-19217.
    それぞれ2倍および3倍の相互貫入ptトポロジーを持つ2つの3次元COF，すなわちTUS-440およびTUS-441を開発するための設計および合成戦略について報告する。得られたCOFは，よく定義された結晶性多孔質構造を示し，Brunauer-Emmett-Teller比表面積はそれぞれ1320および1016 m2 g-1であった。[国際共同研究]
    Zhejiang Normal University (China)
  • S. Das, H. Mabuchi, T. Irie, K. Sasaki, M. Nozaki, R. Tomioka, D. Wen, Y. Zhao, T. Ben, Y. Negishi, "Three-Dimensional Covalent Organic Framework with “the” Topology", ChemRxiv., DOI:10.26434/chemrxiv-2023-pzbz4.
    TUS-38は，高い結晶性と構造的完全性を持つ，2回相互貫入した多方向性細孔ネットワークである。興味深いことに，TUS-38の骨格を構成する電子不足の窒素リッチなs-トリアジン環と-C=N-結合は，エキゾチックなネットの排他的なトポロジー特性に加えて，骨格とヨウ素の間の電荷移動，ひいては双極子-双極子の静電相互作用に有利であることから，TUS-38は，6.3 g-1に達するヨウ素蒸気取り込みの模範的な容量を達成し，放射性ヨウ素捕獲のためのトップレベルの吸着剤として適格である。[国際共同研究]
    Zhejiang Normal University (China)
  • S. Das, T. Sekine, H. Mabuchi, S. Hossain, S. Das, S. Aoki, S. Takahashi, Y. Negishi, "Silver Cluster-Assembled Materials for Label-Free DNA Detection", Chem. Commun., 2023, 59, 4000-4003.
    新たに合成した2種類の銀クラスター集合体(SCAM)，[Ag14(StBu)10(CF3COO)4(bpa)2]n (bpa = 1,2-ビス(4-ピリジル)アセチレン)と[Ag12(StBu)6(CF3COO)6(bpeb)3]n (bpeb = 1,4-ビス(ピリジン-4-イルエチニル)ベンゼン)について報告する。正電荷を帯びたSCAMと負電荷を帯びたDNAとの間のリンカー構造と静電的相互作用により，SCAMはSYBR Green I核酸染色による一本鎖DNAプローブの高いバックグラウンド蛍光を抑制する能力を有し，ラベルフリーの標的DNA検出において高いS/N比を実現する。[拠点内共同研究]
  • T. Sekine, J. Sakai, Y. Horita, H. Mabuchi, T. Irie, S. Hossain, T. Kawawaki, S. Das, S. Takahashi, S. Das, Y. Negishi, "Five Novel Silver-Based Coordination Polymers as Photoluminescent Sensing Platforms for the Detection of Nitrobenzene", Chem. Euro. J., 2023, 29, e202300706.
    本研究では，新たに合成した3種類の発光性銀クラスター配位高分子を紹介する， {Ag10(StBu)6(CF3COO)4(hpbt)](DMAc)2(CH3CN)2}n（hpbt=N,N,N',N',N"-ヘキサ(ピリジン-4-イル)ベンゼン-1,3,5-トリアミン），[Ag12(StBu)6(CF3COO)6(bpva)3]n（bpva=9,10-ビス(2-(ピリジン-4-イル)ビニル)アントラセン)，及び{[Ag12(StBu)6(CF3COO)6(bpb)(DMAc)2(H2O)2] (DMAc)2}n (bpb=1,4-ビス(4-ピリジル)ベンゼン)は，それぞれAg10，Ag12及びAg12クラスターコアからなり，多座ピリジンリンカーで連結されている。[拠点内共同研究]
  • D. Yazaki, T. Kawawaki, D. Hirayama, M. Kawachi, K. Kato, S. Oguchi, Y. Yamaguchi, S. Kikkawa, Y. Ueki, S. Hossain, D. J. Osborn, F. Ozaki, S. Tanaka, J. Yoshinobu, G. F. Metha, S. Yamazoe, A. Kudo, A. Yamakata, Y. Negishi, "Carbon Nitride Loaded with an Ultrafine, Monodisperse, Metallic Platinum-Cluster Cocatalyst for the Photocatalytic Hydrogen-Evolution Reaction", Small, 2023, 19, 2208287.
    本研究では，可視光駆動型光触媒として期待されるグラファイトカーボンナイトライド上に，超微細な単分散金属白金ナノクラスター（NC）を担持する方法を開発した。この光触媒では，白金ナノクラスター表面の一部が硫黄原子によって保護され，酸化を防いでいる。その結果，白金助触媒の担持重量あたりの水素発生活性は，従来法による白金助触媒担持光触媒の53倍と大幅に向上した。[拠点内共同研究]
  • Wenwei Lei, Hongji Wang, Sovann Khan, Norihiro Suzuki, Kai Takagi, Ken-ichi Katsumata, Katsuya Teshima, Chiaki Terashima, Akira Fujishima, "Interfacial molecular regulation of TiO2 for enhanced and stable cocatalyst-free photocatalytic hydrogen production", J. Colloid Inter. Sci., 2023, 645, 219-226.
    酸化チタン光触媒による水素製造において，酸化チタン表面をin situでシランカップリング処理し，安定して水素発生効率を向上することに成功した。[国際共同研究]

Information

東京理科大学　野田統括部　野田研究推進課

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