2017 Fiscal Year Annual Research Report
Activation and its mechanism of oxygen evolution reaction catalysts by unusual valence iron ions
| Project/Area Number |
15H04169
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
八木 俊介 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60452273)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 酸素発生反応 / 酸素還元反応 / 電気化学触媒 / 過電圧 / ターフェルプロット / 交換電流密度 / 活性化エネルギー / 結晶構造 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として，ペロブスカイト型酸化物が注目されている．ペロブスカイト型酸化物はABO3の化学式で表される酸化物であり，AサイトとBサイトを占有する元素の選択の自由度が高く，機能性酸化物として広く研究が行われている．本研究助成により，以下の成果をあげた．まず，Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン（Fe4+イオン）が，酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを明らかにするとともに，四重ペロブスカイト型酸化物の構造に起因する活性発現のメカニズムを提唱した．さらに，もともと酸素還元反応に対して活性が高いマンガン系酸化物の構造を四重ペロブスカイト型とすることにより，酸素発生反応，酸素還元反応の両方に対して高い活性を有する二機能性電気化学触媒AMn3Mn4O12 (A=Ca, La)を生み出すことに成功した．同材料は，酸素発生・還元の両方の反応に対して高い活性が要求される金属空気二次電池用触媒としての応用が期待される．本年度は，この四重ペロブスカイト型構造が酸素発生反応に対する高い活性を有するメカニズムを，大阪府立大学の山田幾也准教授および池野豪一講師の協力のもと，構造的な観点から明らかにした．すなわち，OH-イオンやH2O分子がA’サイトとBサイトの両方同時にブリッジ吸着することにより，酸素発生反応が促進される新たな反応経路を発見した．このメカニズムは，四重ペロブスカイト型構造だけでなく，その他の構造においても適用できるメカニズムであり，さらなる高活性触媒の発見にも繋がる重要なものである．
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
