2018 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of highly active and durable oxygen electrodes using carbon nanofibers with a unique orientation
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16H04530
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
幅崎 浩樹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50208568)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カーボンナノファイバー / 酸化物担持 / 電極触媒 / 酸素還元 / 酸素発生 / 電解析出 / 空気電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，細孔径の揃ったシリンダー状細孔を有する多孔質アノード酸化アルミナを鋳型として，液相鋳型法でプレートレット構造炭素ナノファイバー(pCNF)を合成し，これをナノ粒子の均一担持担体として利用し，高活性な酸素電極の創製を目指すものである。本年度は，酸素発生反応（OER)および酸素還元反応（ORR)ともに高活性な電極作製を目指し，研究を行った。
炭素のエッジ面が露出したpCNFを用いることでCo3O4ナノ粒子を容易に均一担持でき，ORR活性の大幅な向上を昨年度見出したが，OER活性は低いという課題があった。そこで，Co3O4/pCNFにさらにORR活性と知られているNiFe系オキシ水酸化物の電解析出を行なった。その結果，このオキシ水酸化物ナノ粒子はCo3O4よりも優先的に炭素上に析出し，オキシ水酸化物自身のORR活性は低いものの，電解析出後もCo3O4/pCNFの高いORR活性は維持されることがわかった。一方，OER活性はCo3O4/pCNFよりも電解析出により大きく向上した。以上より，本研究によりORR/OER二元触媒の作製に有効な手法を見出すことができた。
一方で，pCNFとして窒素をドープしたN-pCNFを炭素担体として用いた場合，異なる結果が得られた。Co3O4/pCNFと比べてCo3O4/N-pCNFはよく知られているように窒素ドープ効果によりORRが更に向上した。一方，Co3O4/N-pCNFに電解析出を行なうとオキシ水酸化物の析出はやはりN-CNF上に起こるが，ORR活性は減少した。この結果は，Co3O4/N-doped carbonの高活性はCo3O4と炭素担体の強く相互作用によるものと説明されてきたが，本研究結果は，NpCNF自身がORR反応に寄与している可能性を示唆するものである。
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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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Research Products
(6 results)
