抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　本间格

〇材料科学高等研究所　所长（金属材料研究所　教授）　折茂慎一
　

〇金属材料研究所　教授　市坪哲
　

【発表のポイント】

• アルファ型二酸化マンガンの极小ナノ粒子を短时间で合成する「アルコール溶液法」を开発。
• 极小ナノ粒子化によって粒子のアスペクト比が低下し棒状の结晶が球状の结晶に変化。
• 次世代多価イオン电池の正极や种々の有机化合物を酸化する触媒として高い性能を発挥。

【概要】

北海道大学大学院理学研究院の小林弘明准教授、东北大学多元物质科学研究所博士后期课程の饭村玲於奈氏らの研究グループは、アルファ型二酸化マンガンの极小ナノ粒子材料を开発しました。

二酸化マンガンは乾电池や触媒など长年実用されており、近年では更なる応用として次世代蓄电池への适用や触媒の高活性化に向けた研究开発が进められています。様々な种类がある二酸化マンガンの中で、特にトンネル构造をもつアルファ型二酸化マンガンはマグネシウムやカルシウム、亜铅など次世代多価イオン电池の正极として有望であることが报告されています。アルファ型二酸化マンガンは长いトンネル构造を骨格とした棒状结晶を形成しますが、多価イオンは固体の中での移动が遅いため、トンネルの长さが短い、すなわち粒子のアスペクト比が小さいほど高い正极特性が期待できます。

今回、従来のアルファ型二酸化マンガン合成技术である「水热法^*1」と、小林准教授らが独自に开発してきた极小ナノ粒子合成技术である「アルコール还元法^*2」を融合した「アルコール溶液法」を开発し、粒径10 nm以下のアルファ型二酸化マンガン极小ナノ粒子を短时间で合成することに成功しました。本材料は従来材料で见られた棒状结晶とは异なり、トンネルの长さが短くなり球状に近づいていることが分かりました。実际に粒子のアスペクト比は1/10に低下しており、次世代多価イオン电池の正极として高い特性を示しました。さらに、本材料は种々の有机化合物の酸化反応にも高い触媒活性を示し、触媒反応にも低アスペクト比化が有効であることを见出しました。

本手法は、アルファ型以外の様々な二酸化マンガンの极小ナノ粒子や低アスペクト比材料の合成に展开可能なだけでなく、二酸化マンガンのもつ汎用性から电池や触媒、吸着剤など様々な用途への応用が可能であり、低炭素化社会、地球温暖化対策への贡献が期待されます。なお、本研究成果は、2025年1月16日（木）公开のSmall誌に掲载されました。

【用语解説】

＊1 水熱法 ... 圧力鍋で料理を作るように、水溶液を耐圧容器に入れ100度以上で加熱し材料を合成す
る方法。常温常圧では水に溶けない原料も使用することができ、また常圧では数百度の加热が必要な
材料も200度以下の温度で合成することができる。

＊2 アルコール還元法 ... 金属イオンをエタノールなどのアルコールで還元し、金属や酸化物のナノ粒
子を合成する方法。アルコールは水と比较して酸化物の溶解度が低く、よりサイズの小さいナノ粒子
を得ることが可能である。このことに関するプレスリリースは以下を参照のこと。
?2024年北海道大学プレスリリース（丑迟迟辫蝉://飞飞飞.丑辞办耻诲补颈.补肠.箩辫/苍别飞蝉/2024/08/辫辞蝉迟-1572.丑迟尘濒）
?2023年东北大学プレスリリース（/箩补辫补苍别蝉别/2023/01/辫谤别蝉蝉20230130-
01-产补迟迟别谤测.丑迟尘濒）

【论文情报】

タイトル：Ultrasmall α-MnO₂ with Low Aspect Ratio: Applications to Electrochemical Multivalent-Ion Intercalation Hosts and Aerobic Oxidation Catalysts
著者： 飯村玲於奈^1、7、8、川﨑　栞¹、藪　贵²、立花慎之介¹、山口和也³、万代俊彦⁴、木须一彰^1、5、北村尚斗⁶、Zhirong Zhao-Karger^7、8、折茂慎一¹、井手本康⁶、松井雅树²、Maximilian Fichtner^7、8、本间　格¹、市坪　哲¹、小林弘明*^、1、2（¹东北大学、²北海道大学、³东京大学、⁴物质?材料研究机构、⁵芝浦工业大学、⁶东京理科大学、⁷カールスルーエ工科大学、⁸ヘルムホルツ研究所ウルム、*责任着者）
掲载誌：厂尘补濒濒
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）※1月21日订正版へ差替え
※4页目の论文タイトルを修正しました。

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
教授 本間 格（ほんま いたる）
TEL： 022-217-5815
贰尘补颈濒：颈迟补谤耻.丑辞尘尘补.别8*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
TEL： 022-217-5198
贰尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）

東北大学 金属材料研究所 情報企画室広報班
罢贰尝：022-215-2144
贰尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.颈尘谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）

東北大学 材料科学高等研究所 広報戦略室
罢贰尝：022-217-6146
贰尘补颈濒：补颈尘谤-辞耻迟谤别补肠丑*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）