2015 Fiscal Year Annual Research Report
分子／界面の構造機能解析に立脚した新規錯体系電極触媒の開発
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15H03853
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山崎 眞一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 主任研究員 (80371087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 泰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 主任研究員 (30357983)
田中 真悟 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究グループ長 (50357448)
秋田 知樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究グループ付 (80356344)
朝日 将史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究員 (90612169)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Rhポルフィリン / 走査プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、Rhポルフィリン系電極触媒の機能を(1)分子それ自身の触媒作用と(2)界面における分子の振る舞いの二つに分けて解析し、得られた情報を基に高活性な分子電極触媒の開発を行うことを目的としている。
本年度は、まず、CO酸化反応を電子受容体を含む溶液中で行わせることにより、界面の影響を省いたRhポルフィリン分子による化学的CO酸化反応の解析を行った。電気化学的CO酸化反応の場合Rhポルフィリンごとに大きな差が見られたが、溶液中の反応ではRhポルフィリンごとの差は大きいものではなかった。つまりポルフィリンごとの電極触媒活性の差のかなりの部分は界面の影響に帰着されるということがわかった。
次に界面の影響を調べるため、ポルフィリン錯体/HOPG (Highly oriented pyrolytic graphite)の構造をAFM (Atomic Force Microscope)により観察し、ポルフィリン錯体分子の界面上の配向やポルフィリン-HOPGの相互作用について評価した。特に相互作用の強さに対するポルフィリン中心金属の影響について解析した。一方で、このポルフィリン吸着HOPGの電気化学的CO酸化活性を評価することにより、表面構造と活性との相関について解析した。相互作用の強いポルフィリン錯体の方が高い電流密度を与えており、分子の界面上での配置が触媒活性に大きく影響していることが示唆された。一方で、実用的な触媒担体（高比表面積カーボン）を透過型電子顕微鏡により観察し、分子の担体上の配置に関する情報を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は分子の溶液中の反応を明らかにしたのみならず、界面での触媒反応についても解析した。また、走査プローブ顕微鏡や電子顕微鏡による界面の構造解析も予定通り進捗しており、界面における分子の配置・配向に関する情報が得られつつある。界面での分子の触媒機能を解析し新しい触媒を生み出すという本プロジェクト全体の目的から鑑みて、順調な進捗と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は界面の構造解析や界面での分子の触媒活性の評価を引き続き進めるとともに、計算化学的手法により分子の配置や配向に関する理論的裏付けを与えることを行う。また、以上のような知見を総合してこれまでのものよりも反応効率の高い触媒を開発することを目指す。
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Research Products
(1 results)
