窒素ドープ炭素ナノ材料の欠陥サイトがもたらす高効率酸素還元反応触媒活性機構の解明

• Project/Area Number: 23K26748
• Project/Area Number (Other): 23H02055 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 義倫 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (30374995)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000); Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2023: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
• Keywords: 窒素ドープ炭素ナノ材料 / 欠陥サイト / フッ素化－脱フッ素化プロセス / 酸素還元反応触媒 / 固体高分子形燃料電池

Outline of Research at the Start

固体高分子形燃料電池（PEFC）の特性を左右する酸素還元反応（ORR）が起る空気極では、希少金属・高コストである白金（Pt）が使用されており、Pt代替触媒の開発が課題である。近年、炭素骨格に窒素が置換した窒素ドープ炭素ナノ材料がPt代替触媒として注目されているが、その触媒特性は不十分である。その原因は、ORR触媒活性に関連している窒素ドープ種に付随する「欠陥」の構造形態・定量・触媒活性作用が不明であるからである。そこで本研究では、窒素ドープ炭素ナノ材料触媒に存在する窒素ドープ種、欠陥サイトの微細構造と電子状態を解析し、ORR触媒活性に関する欠陥の効果を解明することを目的としている。