研究者詳細

顔写真

ヨコヤマ　コウジ
横山　幸司
Koji Yokoyama
所属
大学院環境科学研究科　先進社会環境学専攻　エネルギー資源学講座（環境共生機能学分野）
職名
助教
学位

  • 博士（学術） （東北大学）

経歴 3

  • 2021年4月 ～ 継続中
    東北大学　大学院環境科学研究科　助教

  • 2019年4月 ～ 2021年3月
    パナソニック株式会社

  • 2017年4月 ～ 2019年3月
    独立行政法人日本学術振興会　特別研究員（DC2）

学歴 3

  • 東北大学　大学院環境科学研究科　先進社会環境学専攻

    2016年4月 ～ 2019年3月

  • 東北大学　大学院環境科学研究科　環境科学専攻

    2014年4月 ～ 2016年3月

  • 東北大学　工学部　機械知能・航空工学科

    2010年4月 ～ 2014年3月

委員歴 1

  • 資源・素材学会　資源・素材2024（秋田）実行委員

    2024年9月 ～ 継続中

所属学協会 2

  • 日本化学会

    2021年4月 ～ 継続中

  • 資源・素材学会

    2021年4月 ～ 継続中

研究キーワード 4

  • ペロブスカイト光学材料

  • 金属・合金ナノ材料

  • 電気化学

  • 炭素ナノ材料

受賞 17

  1. 令和6年度資源・素材学会優秀ポスター発表賞

    2024年9月　資源・素材学会　光照射・非照射下での高濃度水系電解液中におけるスズハライドペロブスカイトの充放電挙動

  2. 令和6年度資源・素材学会東北支部春季大会 優秀発表賞（銅賞）

    2024年6月　資源・素材学会東北支部　大気中における水系前駆体溶液のメチルアンモニウムヨウ化スズペロブスカイト光発電層薄膜の形成

  3. 令和5年度資源・素材学会東北支部春季大会 優秀発表賞（銀賞）

    2023年6月　資源・素材学会東北支部　太陽電池応用に向けたAg-In二重ペロブスカイトのCu添加によるバンドギャップの最適制御

  4. ポスター賞

    2022年9月　第73回コロイドおよび界面化学討論会　アスコルビン酸を用いた高安定なヨウ化スズペロブスカイト光吸収材料の大気中・水中合成法の開拓

  5. 資源・素材2022若手ポスター発表賞

    2022年9月　資源・素材学会　塩基性水溶液中での単分散鉄微粒子の高収率合成法の開発

  6. 若手奨励賞

    2019年3月　第55回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム

  7. ポスター賞

    2018年12月　第45回炭素材料学会年会

  8. Student Travel Award

    2017年12月　5th Nano Today Conference

  9. ポスター賞

    2017年8月　第55回炭素材料夏季セミナー

  10. 第8回奨学賞

    2017年3月　NPO法人環境エネルギー技術研究所

  11. ポスター賞

    2016年12月　第43回炭素材料学会年会

  12. 奨学賞

    2016年10月　東北大学大学院環境科学研究科

  13. 次世代若手共同研究 拠点卓越学生研究員

    2016年9月　平成28年度 物質・デバイス領域共同研究拠点

  14. 奨励賞

    2015年12月　第25回日本MRS年次大会

  15. ポスター賞

    2015年12月　第42回炭素材料学会年会

  16. ポスター賞銀賞

    2015年11月　第8回資源・素材学会東北支部若手の会

  17. ポスター賞銀賞

    2014年11月　第7回資源・素材学会東北支部若手の会

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論文 16

  1. (Invited) Interaction between Tin-Based Perovskites and Aqueous Solutions: From Solar Cells to Photo-Rechargeable Batteries

    Koji Yokoyama

    ECS Meeting Abstracts　2025年11月24日

    DOI： 10.1149/MA2025-02452242mtgabs 　

  2. Synthesis and Surface Control of Iron Metal Particles by Controlling the Metal Complexes in an Aqueous Solution

    Hideyuki Takahashi, Koji Yokoyama, Shun Yokoyama

    ECS Meeting Abstracts　2025年7月11日

    DOI： 10.1149/MA2025-01261495mtgabs 　

  3. Synthesis of Aggregation-Free Iron Metal Particles Using Amylopectin and Amylase in a Basic Aqueous Solution

    Koji Yokoyama, Yuma Araya, Kaori Yokosaka, Shoichi Kumon, Kimitaka Sato, Shun Yokoyama, Hideyuki Takahashi

    Journal of Magnetism and Magnetic Materials　2025年2月

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2024.172764 　

  4. Methanogen Biocathode Microbial Fuel Cell System That Simultaneously Achieves Cattle‐Barn Wastewater Treatment and Carbon Dioxide Utilization

    Yuta Nakayasu, Hiroto Nakano, Masaki Umetsu, Koji Yokoyama, Hideyuki Takahashi, Chika Tada

    Energy Technology　2024年12月12日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/ente.202401558 　

    ISSN：2194-4288

    eISSN：2194-4296

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    Microbial fuel cells (MFCs) present a promising alternative to traditional activated sludge treatment for livestock wastewater, offering a carbon‐neutral, sustainable approach to wastewater management. Activated sludge treatment requires significant energy input for aeration and produces unpleasant odors. MFCs eliminate the need for energy‐intensive aeration, simultaneously generating energy during wastewater treatment. Platinum‐based electrodes commonly used in the cathode of MFCs pose a significant cost barrier, necessitating advancements in electrode materials for practical, large‐scale application. This study reports on the performance of a continuous methanogen biocathode MFC system engineered to simultaneously treat cattle‐barn wastewater and utilize carbon dioxide without 2‐bromoethanesulfonic acid (BES). Carbon felt treated with nitric acid without BES successfully reduces methane production by 93%. An MFC configuration utilizing nitric acid‐treated carbon felt as the anode and an oak‐derived carbon electrode as the cathode effectively treat wastewater and convert CO2 to methane, yielding a power density of 5.5 mW m−2 and Coulombic efficiency of 7.3%, approximately twice those without nitric acid treatment and surpassing even the performance of the system with BES treatment. This system represents a promising, low‐cost, and environmentally sustainable approach to renewable energy production and livestock wastewater treatment.

  5. Ambient Aqueous-Phase Synthesis of Highly Stable Methylammonium Tin Iodide Perovskites Using Alkali Iodides and Ascorbic Acid

    Koji Yokoyama, Takahisa Omata, Shun Yokoyama, Hideyuki Takahashi

    ACS Applied Energy Materials　2023年11月13日

    DOI： 10.1021/acsaem.3c01909 　

  6. A porous Co3O4-carbon paper electrode enabling nearly 100% electrocatalytic reduction of nitrate to ammonia

    Xufeng Rao, Jiaying Yan, Koji Yokoyama, Xiaolin Shao, Chihiro Inoue, Mei-fang Chien, Yuyu Liu

    Materials Reports: Energy　2023年8月

    DOI： 10.1016/j.matre.2023.100216 　

  7. Adhesive Cu–Ag core-shell nanowires on polymer-coated glass substrates for fabricating transparent conductive films with durability against spin coating 査読有り

    Hiromi Koga, Shun Yokoyama, Kenichi Motomiya, Koji Yokoyama, Hideyuki Takahashi

    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects　660　130804-130804　2023年3月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.colsurfa.2022.130804 　

    ISSN：0927-7757

  8. Controlled introduction of defects into single-walled carbon nanotubes via a fluorination–defluorination strategy using xenon difluoride and their alkaline oxygen reduction reaction catalytic activity

    Koji Yokoyama, Issei Mamiya, Hiromu Morita, Yoshinori Sato, Kenta Sato, Tetsuo Nishida, Yoshinori Sato

    Journal of Colloid and Interface Science　627　168-179　2022年12月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.jcis.2022.07.019 　

    ISSN：0021-9797

  9. Functionalization of primary amine groups to single-walled carbon nanotubes by reacting fluorinated SWCNTs with ammonia gas at a low temperature 査読有り

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Takashi Itoh, Kenichi Motomiya, Yoshinori Sato

    Carbon　172　360-371　2021年2月

    DOI： 10.1016/j.carbon.2020.10.038 　

    ISSN：0008-6223

    eISSN：1873-3891

  10. Work function, carrier type, and conductivity of nitrogen-doped single-walled carbon nanotube catalysts prepared by annealing via defluorination and efficient oxygen reduction reaction 査読有り

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    Carbon　142　518-527　2019年2月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.carbon.2018.10.052 　

    ISSN：0008-6223

  11. Electrochemical capacitors using nitrogen-doped vertically aligned multi-walled carbon nanotube electrodes prepared by defluorination 査読有り

    Rei Nonomura, Takashi Itoh, Yoshinori Sato, Koji Yokoyama, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    Carbon　132　539-547　2018年6月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.carbon.2018.02.071 　

    ISSN：0008-6223

  12. In Situ Electrochemical Raman Spectroscopy of Air-Oxidized Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotube Bundles in Aqueous Sulfuric Acid Solution 査読有り

    Shin-ichi Ogino, Takashi Itoh, Daiki Mabuchi, Koji Yokoyama, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    The Journal of Physical Chemistry C　120　(13)　7133-7143　2016年4月7日

    出版者・発行元： American Chemical Society ({ACS})

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.5b12057 　

    ISSN：1932-7447 1932-7455

    eISSN：1932-7455

  13. Efficiency and long-term durability of a nitrogen-doped single-walled carbon nanotube electrocatalyst synthesized by defluorination-assisted nanotube-substitution for oxygen reduction reaction 査読有り

    Koji Yokoyama, Shun Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Shinji Hashiguchi, Kenichi Motomiya, Hiromichi Ohta, Hideyuki Takahashi, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    Journal of Materials Chemistry A　4　(23)　9184-9195　2016年

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry ({RSC})

    DOI： 10.1039/c6ta02722a 　

    ISSN：2050-7488 2050-7496

    eISSN：2050-7496

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    <p>A nitrogen-doped single-walled carbon nanotube electrocatalyst synthesized by defluorination-assisted nanotube-substitution exhibits excellent performances for oxygen reduction reaction.</p>

  14. Defluorination-assisted nanotube-substitution reaction with ammonia gas for synthesis of nitrogen-doped single-walled carbon nanotubes 査読有り

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Hiromichi Ohta, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    Carbon　94　1052-1060　2015年11月

    出版者・発行元： Elsevier {BV}

    DOI： 10.1016/j.carbon.2015.07.090 　

    ISSN：0008-6223

  15. Enhancement of photovoltaic power of single-walled carbon nanotube films by interface structures of different film thickness 招待有り 査読有り

    Koji Yokoyama

    Materials Today (web version: Materials Comment)　2015年5月1日

  16. Structural and Electrochemical Characterization of Ethylenediaminated Single-Walled Carbon Nanotubes Prepared from Fluorinated SWCNTs 査読有り

    Kohei Bushimata, Shin-ichi Ogino, Kazutaka Hirano, Tatsuhiro Yabune, Kenta Sato, Takashi Itoh, Kenichi Motomiya, Koji Yokoyama, Daiki Mabuchi, Hikaru Nishizaka, Go Yamamoto, Toshiyuki Hashida, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    The Journal of Physical Chemistry C　118　(27)　14948-14956　2014年7月10日

    出版者・発行元： American Chemical Society ({ACS})

    DOI： 10.1021/jp503124n 　

    ISSN：1932-7447 1932-7455

    eISSN：1932-7455

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講演・口頭発表等 41

  1. 太陽電池応用に向けたAg-In二重ペロブスカイトのCuドーピングによるバンドギャップ最適化

    2023年11月29日

  2. アルカリ金属ヨウ化物とアスコルビン酸を用いた大気中・水中での高安定なヨウ化スズペロブスカイトの合成

    2023年11月29日

  3. Fabrication of Cu-Ag core-shell nanowire films as transparent conductive films based on environment-friendly manner for ITO-free perovskite solar cells

    Shun Yokoyama, Hiromi Koga, Koji Yokoyama, Hideyuki Takahashi

    12th International Colloids Conference　2023年6月12日

  4. 太陽電池応用に向けたAg-In二重ペロブスカイトのCu添加によるバンドギャップの最適制御

    池谷駿之介, 横山幸司, 横山俊, 高橋英志

    令和5年度 資源・素材学会東北支部春季大会　2023年6月8日

  5. Synthesis and morphological control of Fe metal particles by controlling the metal complex condition in basic solution

    Hideyuki Takahashi, Koji Yokoyama, Yuma Araya, Tomokazu Asakura, Shoichi Kumon, Kimitaka Sato, Shun Yokoyama

    2023 ECS Spring Meeting　2023年5月

  6. 二重ペロブスカイトの水溶液中合成を目的とした銅・インジウム−ハロゲン化物錯体構造の最適設計

    池谷駿之介, 横山幸司, 横山俊, 高橋英志

    資源・素材2022　2022年9月6日

  7. 塩基性水溶液中での単分散鉄微粒子の高収率合成法の開発

    荒谷優馬, 公文翔一, 佐藤王高, 横山幸司, 横山俊, 高橋英志

    資源・素材2022　2022年9月6日

  8. アスコルビン酸を用いた高安定なヨウ化スズペロブスカイト光吸収材料の大気中・水中合成法の開拓

    横山幸司, 横山俊, 高橋英志

    第73回コロイドおよび界面化学討論会　2022年9月

  9. Effect of Chemical Surface Modification of Carbon Felt on Preventing Methanogen Adhesion

    Hiroto NAKANO, Masaki UMETSU, Koji YOKOYAMA, Hideyuki TAKAHASHI, Chika TADA

    Water and Environment Technology Conference Online2022 (WET2022-online)　2022年7月9日

  10. ウイルス濃縮の高効率化に向けた鉄ナノ粒子磁性ビーズの作製

    荒谷優馬, 横山幸司, 横山俊, 高橋英志

    2021年度資源・素材学会東北支部春季大会　2021年6月9日

  11. 企業研究者講演 招待有り

    横山幸司

    第13回資源・素材学会東北支部若手の会　2021年1月

  12. 脱フッ素化を経由した単層カーボンナノチューブへの窒素・構造欠陥導入による電子物性の制御と酸素還元触媒活性の発現

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 山本 雅士, 西田 哲郎, 本宮 憲一, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第45回炭素材料学会年会　2018年12月

  13. Electronic Modulation of Single-Walled Carbon Nanotubes by Nitrogen Doping via Defluorination for Efficient Oxygen Reduction Catalysis

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    2018 MRS Fall Meeting & Exhibit　2018年11月

  14. Tuning the electronic properties of single-walled carbon nanotubes by defluorination-assisted nitrogen doping and defect formation for efficient oxygen reduction electrocatalysis

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    第55回フラーレン・ ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム　2018年9月

  15. Relationship between electronic property and catalytic activity for oxygen reduction reaction of nitrogen-doped and non-doped structurally defected single-walled carbon nanotube electrocatalysts

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    ECOSS 34th Conference　2018年8月

  16. Oxygen reduction reaction catalytic activities of nitrogen-doped single-walled carbon nanotubes prepared by defluorination

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    5th Nano Today Conference　2017年12月

  17. 脱フッ素化により合成した窒素含有単層カーボンナノチューブの優れた電子物性・触媒活性

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 山本 雅士, 西田 哲郎, 佐藤 義倫

    第10回資源・素材学会東北支部若手の会　2017年10月

  18. Effect of annealing on oxygen reduction reaction catalytic activities of nitrogen-doped single-walled carbon nanotubes synthesized by defluorination

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    2017 E-MRS (European Materials Research Society) Fall Meeting and Exhibit　2017年9月

  19. 脱フッ素化を経由した窒素含有単層カーボンナノチューブの制御合成による酸素還元触媒活性の起源の探求 招待有り

    横山 幸司, 横山 俊, 佐藤 良憲, 山本 雅士, 西田 哲郎, 本宮 憲一, 太田 裕道, 高橋 英志, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    物質・デバイス領域共同研究拠点第5回アライアンス若手研究交流会　2017年8月

  20. 単層カーボンナノチューブへの脱フッ素化経由による窒素導入制御が電子物性・触媒活性に与える影響

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 山本 雅士, 西田 哲郎, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第55回炭素材料夏季セミナー　2017年8月

  21. 高性能 n 型単層カーボンナノチューブの合成に向けた脱フッ素化による窒素導入制御 招待有り

    横山 幸司, 佐藤 義倫, 太田 裕道

    第7回物質・デバイス領域共同研究拠点報告会　2017年6月

  22. 窒素含有炭素ナノ触媒材料の最適構造設計に向けたアプローチ 招待有り

    横山 幸司

    第43回環境フォーラム（NPO法人環境エネルギー技術研究所 第8回奨学賞 受賞講演）　2017年5月

  23. Defluorination-Assisted Synthesis of Nitrogen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes and Their Catalytic Activity of Oxygen Reduction Reaction for Polymer Electrolyte Fuel Cells

    第52回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム　2017年3月

  24. 脱フッ素化により合成した窒素含有単層カーボンナノチューブの酸素還元触媒活性と耐久性の評価

    横山 幸司, 横山 俊, 佐藤 良憲, 平野 一孝, 橋口 慎二, 本宮 憲一, 太田 裕道, 高橋 英志, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第43回炭素材料学会年会　2016年12月

  25. Synthesis of Nitrogen-Doped Single-Walled Carbon Nanotube Electrocatalysts by Defluorination and Their Catalytic Activity for Oxygen Reduction Reaction

    横山 幸司, 横山 俊, 佐藤 良憲, 平野 一孝, 橋口 慎二, 本宮 憲一, 太田 裕道, 高橋 英志, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第26回日本 MRS 年次大会　2016年12月

  26. Oxygen Reduction Reaction of Nitrogen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes Synthesized by Defluorination

    Koji Yokoyama, Shun Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Shinji Hashiguchi, Kenichi Motomiya, Hiromichi Ohta, Hideyuki Takahashi, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    2016 MRS Fall Meeting & Exhibit　2016年11月

  27. Characterization of n-Type Nitrogen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes Synthesized by Defluorination-Assisted Nanotube-Substitution Reaction

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Shinji Hashiguchi, Hiromichi Ohta, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    2016 MRS Spring Meeting & Exhibit　2016年4月

  28. 脱フッ素化による窒素ドープ単層カーボンナノチューブの合成

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 平野 一孝, 橋口 慎二, 本宮 憲一, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第42回炭素材料学会年会　2015年12月

  29. Defluorination-assisted synthesis of nitrogen-doped single-walled carbon nanotubes and their electronic properties

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 平野 一孝, 橋口 慎二, 本宮 憲一, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第25回日本 MRS 年次大会　2015年12月

  30. 脱フッ素化により合成した窒素ドープ単層カーボンナノチューブの酸素還元触媒活性

    横山 幸司, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第8回資源・素材学会東北支部若手の会　2015年11月

  31. 脱フッ素化により合成したn型窒素含有単層カーボンナノチューブの特性

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 平野 一孝, 橋口 慎二, 太田 裕道, 本宮 憲一, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    平成27年度資源・素材学会東北支部秋季大会　2015年11月

  32. 燃料電池カソード用メタルフリー触媒創製のためのフッ素化・脱フッ素化を利用した窒素ドープ単層カーボンナノチューブの合成

    横山 幸司, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    平成27年度資源・素材学会東北支部春季大会　2015年6月

  33. Gas-Phase Surface Modification of Fluorinated Single-walled Carbon Nanotubes Using Ammonia Gas

    Koji Yokoyama, Yoshinori Sato, Kazutaka Hirano, Tatsuhiro Yabune, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

    2015 MRS Spring Meeting & Exhibit　2015年4月

  34. アンモニアガスを用いたフッ素化単層カーボンナノチューブへの骨格置換型窒素導入とその電子物性

    横山 幸司, 佐藤 良憲, 平野 一孝, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    平成27年度資源・素材学会春季大会　2015年3月

  35. Nitrogen Doping of Single-Walled Carbon Nanotubes Prepared from Fluorinated SWCNTs Using Ammonia Gas

    第48回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム　2015年2月

  36. NH3ガスを用いたフッ素化単層カーボンナノチューブへの骨格置換型窒素導入法に関する研究

    横山 幸司, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    第7回資源・素材学会東北支部若手の会　2014年11月

  37. NH3ガスを用いたフッ素化単層カーボンナノチューブへの骨格置換型窒素導入法に関する研究

    横山 幸司, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    平成26年度資源・素材学会東北支部秋季大会　2014年11月

  38. アンモニアガスを用いた気相におけるフッ素化単層カーボンナノチューブの表面改質に関する研究

    横山 幸司, 田路 和幸, 佐藤 義倫

    平成26年度資源・素材学会東北支部春季大会　2014年6月

  39. アンモニアを用いた気相における単層カーボンナノチューブのアミノ基修飾

    横山 幸司

    第6回資源・素材学会東北支部若手の会　2013年11月

  40. Mo系薄膜の水溶液中合成法の開発と形成機構の解明

    小野薫, 横山幸司, 横山俊, 高橋英志

    資源・素材2021　2021年9月

  41. 錯体制御に基づく鉄粒子の塩基性水溶液中合成における粒子形成機構の解明

    荒谷 優馬, 公文 翔一, 佐藤 王高, 横山 幸司, 横山 俊, 高橋 英志

    資源・素材2021　2021年9月

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産業財産権 6

  1. 窒素含有炭素材料及びその製造方法

    田路和幸, 佐藤義倫, 横山幸司, 平野一孝, 佐藤良憲

    特許6805402

    産業財産権の種類: 特許権

  2. 炭素材料及びその製造方法

    田路和幸, 佐藤義倫, 横山幸司, 平野一孝, 佐藤良憲

    産業財産権の種類: 特許権

  3. ヨウ化スズペロブスカイト薄膜の製造方法

    横山 幸司, 横山 俊, 高橋 英志

    産業財産権の種類: 特許権

  4. 鉄粒子の製造方法および鉄粒子

    横山 幸司, 横山 俊, 高橋 英志, 佐藤 王高, 加藤 彰悟, 公文 翔一

    産業財産権の種類: 特許権

  5. 電解コンデンサおよびその製造方法

    近藤慎司, 山崎和哉, 川崎隆志, 横山幸司, 石本仁, 長崎純久, 宮地祐治

    産業財産権の種類: 特許権

  6. 電解コンデンサおよびその製造方法

    近藤慎司, 山崎和哉, 川崎隆志, 横山幸司, 石本仁, 長崎純久, 宮地祐治

    産業財産権の種類: 特許権

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共同研究・競争的資金等の研究課題 9

  1. スズ系ペロブスカイトと電解液の組成・構造設計による高性能・長寿命光蓄電池の創製

    横山 幸司, 近藤 慎司, 横山 俊

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2025年4月1日 ～ 2029年3月31日

  2. 高効率炭素ベースペロブスカイト太陽電池を支える革新的電極－光発電層複合構造の創出

    横山 幸司

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  3. ウィルスや環境負荷物質の高速高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁性ビーズ開発

    高橋 英志, 横山 幸司, 横山 俊, 上高原 理暢

    2021年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    本研究では、生体材料向けに表面が清浄であり、無機被膜等により耐試薬性・耐腐食性を有し、抗体等付着と高分散性のために表面の特性制御(官能基や電位など)がなされた金属鉄ナノ粒子を開発する事で、ウィルスや環境負荷物質の高速高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁気ビーズ開発することを目的としている。 2023年度は、水溶液中において鉄錯体が難還元性の酸化物や水酸化物を形成せずに安定に存在しつつ還元剤で還元可能な条件を、錯生成定数を用いた計算予測とESI-TOF-MS等の機器分析を用いて予測した。表面の汚染は、反応場となる水溶液中の電位を水素ガス飽和条件と合成される鉄ナノ粒子の電気二重層／表面官能基制御により抑制した。表面官能基制御による均質被膜形成を通じて耐腐食性及び耐試薬性を付与し、その上で、目的とするウィルス等を選択的に付着可能な抗体や官能基を付与する。これらを総合的に行う事で、ウィルスや環境負荷物質の高速・高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁気ビーズを開発した。 具体的には、合成した試料の表面官能基制御による耐試薬性・耐腐食性のためのSi等無機被膜形成技術を、水溶液反応を利用しての開発を促進した。本開発により、金属鉄ナノ粒子の表面が徐々に酸化される反応を抑制し、金属鉄ナノ粒子表面に被膜の足場となる官能基を付着可能な表面電位制御と官能基制御、および各種無機被膜を形成する技術を開発した。 更に、合成した金属鉄ナノ粒子ビーズがウィルス等と接触するためには高い分散性を有する必要があることを考慮し、再分散性担保のための表面電位制御技術開発を行った。

  4. ウィルスや環境負荷物質の高速高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁性ビーズ開発

    高橋 英志, 横山 俊, 横山 幸司, 上高原 理暢

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2021年4月 ～ 2025年3月

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    本研究では、生体材料向けに表面が清浄であり、無機被膜等により耐試薬性・耐腐食性を有し、抗体等付着と高分散性のために表面の特性制御(官能基や電位など)がなされた金属鉄ナノ粒子を開発する事で、ウィルスや環境負荷物質の高速高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁気ビーズ開発することを目的とする。 水溶液中において鉄錯体が難還元性の酸化物や水酸化物を形成せずに安定に存在しつつ還元剤で還元可能な条件を、錯生成定数を用いた計算予測とESI-TOF-MS等の機器分析を用いて予測する。表面の汚染は、反応場となる水溶液中の電位を水素ガス飽和条件と合成される鉄ナノ粒子の電気二重層／表面官能基制御により抑制する。表面官能基制御による均質被膜形成を通じて耐腐食性及び耐試薬性を付与し、その上で、目的とするウィルス等を選択的に付着可能な抗体や官能基を付与する。これらを総合的に行う事で、ウィルスや環境負荷物質の高速・高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁気ビーズを開発する。 研究期間内に4stepの研究開発を相互補完的に行い、目的を達成するために必須な要素を明らかにする事で、本研究の目的を達成する。2021年度はその第一段階を行った。液相中において合成したナノ粒子表面は、合成に使用する試薬の吸着若しくは官能基由来で進行する酸化などの腐食により汚染される。これらを原因とする汚染を抑制し清浄な表面を形成するために、(1)水素飽和等により、水反応場自体の電位を還元状態に制御するための技術を開発した、(2)合成される鉄ナノ粒子の反応場における電気二重層等表面電位制御技術開発等を行うことで、清浄表面を有する金属鉄ナノ粒子を合成する手法の基礎を開発した。

  5. 金属錯体の塗布による緻密かつ大面積なZnO半導体薄膜の成膜

    横山 俊, 横山 幸司

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2021年7月 ～ 2024年3月

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    これまで研究代表者はアンモニア水溶液中で形成する未知のZn錯体を室温で塗布・乾燥すると、結晶配向性が非常に高いZnO膜を低温で形成可能であることを見出している。即ち、この金属錯体がどの様な構造で何故緻密な結晶配向成膜を形成しうるかを解明すれば、金属錯体から欠陥のない酸化物半導体薄膜を直接大面積で成膜可能な新たな技術を世界に先駆けて構築することができると考え、研究に取り組んでいる。 本年度は、前駆Zn錯体の同定とZnO変化までの錯体変化の追跡を検討した。まず、錯生成定数を用いた錯体予測、紫外可視分光法と質量分析を用いた解析から、前駆錯体は、アミンヒドロキソ亜鉛錯体であることを明らかとした。その後、この錯体は脱水過程において、アンモニアの蒸発とともに水溶性の水酸化亜鉛錯体を経由し、ZnOに変化することを明らかとした。ここで、乾燥温度が低い場合は、水酸化亜鉛錯体がZnOに変化するまえに水溶液が乾燥してしまうため、水酸化亜鉛を含むZnO薄膜となるが、100℃程度の乾燥温度では、水酸化亜鉛錯体がZnOに変化することで、ZnO薄膜を得ることが可能であることが判明した。従って、薄膜形成には溶液塗布をしながら加熱を行う必要があるため、一般的に溶液塗布に用いられるスピンコートでは塗布後しか加熱が行えないことから、基板を加熱しながら溶液を基板に塗布するスプレー塗布法による薄膜形成を試み、この錯体塗布と乾燥によってZnO薄膜形成に成功した。

  6. CO2直接供給型バイオカソード微生物燃料電池による高速メタン変換・循環システム

    多田 千佳, 中安 祐太, 梅津 将喜, 渡邉 洋輔, 古川 英光, 張 民芳, 高橋 英志, 横山 幸司, 関口 貴子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2021年4月 ～ 2024年3月

  7. 錯体種の設計と反応場の制御による高結晶鉛フリーペロブスカイトの水中合成法の創出

    横山 幸司

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

    研究種目：Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

    研究機関：Tohoku University

    2021年8月 ～ 2023年3月

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    スズ前駆錯体の水和と酸化は、得られるスズ系ペロブスカイト光電変換材料の品質や耐久性を低下させる。このため、これまでは高価な無水・真空設備や有害な非水系有機溶媒が合成系に用いられてきた。本研究の目的は、高品質・高耐久スズ系ペロブスカイト材料を大気中・水中で合成する「究極のグリーンプロセス」を創出することにある。令和3年度は、研究実施計画に基づき、「計算・分析による水中錯体種の同定・最適設計」と「水溶液反応場の精密制御による錯体種の酸化抑制」に取り組んだ。水溶液反応場に還元剤としてアスコルビン酸（AA）を添加すると、水溶液中のスズ錯体は大気中でも数日間その価数を維持し、酸化が抑制できることを明らかにした。加えて、AAを添加した場合、スズ原料が0.5 mol/Lもの高濃度で水に溶解することを新たに見出した。通常、スズ原料の水への溶解度は極めて低いことから、AAは還元剤としてのみならずキレート剤としても作用したと推察される。スズ-ハロゲン化物無水錯体は、高品質・高耐久スズ系ペロブスカイト材料を合成する上で最適な錯体構造とされるが、この錯体構造は水溶液中でのハロゲン化物イオン濃度がある閾値以上に達した場合にのみ安定に形成されることが紫外可視分光分析から示唆された。さらに、AA添加系では、不安定なヨウ化水素酸に代わり、安定なヨウ化リチウムやヨウ化ナトリウムがヨウ化物イオン源になり得ることを見出し、大気中でも数日間安定なスズ-ヨウ化物錯体水溶液を調製できた。この前駆水溶液からメチルアンモニウムヨウ化スズペロブスカイト（MASnI3）を合成したところ、既存の還元剤である次亜リン酸を添加した前駆水溶液から得たMASnI3よりも大気中での劣化が抑えられた。この結果は、前駆錯体水溶液の最適化により、大気中・水中でも高品質・高耐久ペロブスカイト材料が合成できる可能性を示すものである。

  8. 高性能炭素触媒設計のための脱フッ素化による単層カーボンナノチューブの窒素導入制御

    横山 幸司

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月26日 ～ 2019年3月31日

  9. 高性能n型単層カーボンナノチューブの合成に向けた脱フッ素化による窒素導入制御

    横山 幸司

    2016年4月 ～ 2017年3月

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メディア報道 2

  1. ペロブスカイト太陽電池材料の合成法に新たな潮流を

    東北大学大学院環境科学研究科　環境科学研究科ニュースレターNo. 24　https://www.kankyo.tohoku.ac.jp/newsletter/gses-news_no24_2023.pdf

    2023年3月

    メディア報道種別: 会誌・広報誌

  2. 未来を拓く若手研究者インタビュー

    物質・デバイス領域共同研究拠点　物質・デバイス領域共同研究拠点ホームページ（http://fivestar.tagen.tohoku.ac.jp/highlight/new_01.html）

    2017年9月13日

    メディア報道種別: インターネットメディア