2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of catalysis on unusual-high-valence iron oxides
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16H04220
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
山田 幾也 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378880)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 英樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主席研究員 (60354156)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超高圧合成 / 酸素発生触媒 / 異常高原子価イオン / 構造・活性の相関 / 四重ペロブスカイト酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では超高圧合成法(10万気圧以上・1000℃程度の超高圧・高温条件での物質合成法)を用いて得られる異常高原子価イオン(Fe4+など)を含有する遷移金属酸化物を主要なターゲットとした触媒メカニズムの解明と新しい触媒機能の開拓を目標とした。最終年度における主な成果は以下の3点である。
(1) 四重ペロブスカイト酸化物CaCu3B4O12 (B: 3dブロック遷移金属)を系統的に合成・評価し、同一のBサイト金属元素から構成される単純ペロブスカイト酸化物CaBO3と比較して、酸素発生触媒活性が一様に向上することが分かった。第一原理計算によって得られた電荷移動エネルギーを記述子とすることで、触媒活性を整理できることが分かった。
(2) 様々なBサイト金属元素を含むABO3型単純ペロブスカイト酸化物を対象として、酸素発生触媒活性の系統的な評価を実施した。Fe4+やCo4+などの異常高原子価イオンを含む酸化物において高い活性を示すことが分かり、四重ペロブスカイト触媒と同様に電荷移動エネルギーを記述子とした触媒活性の整理が有効であることが分かった。
(3) 水電解における酸素発生反応の対極反応である水素発生反応に対する触媒活性をABO3型単純ペロブスカイト酸化物を対象として系統的な評価を行った。異常高原子価Co4+イオンからなるCaCoO3が最大の触媒活性を示すことが明らかとなり、酸素発生触媒活性と相関が強いことが分かった。
上記のうち(1)(2)は原著論文として発表した。(3)については論文投稿準備中である。今後は、水素・酸素発生触媒活性の相関に着目した新規材料の探索や、記述子の探索・検証を進めて行く予定である。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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