2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of nitrogen reduction and ammonia oxidation for nitrogen cycling system
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17K06871
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
城石 英伸 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (30413751)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金担持酸化チタン / 窒素還元 / 三相界面 / 低温 / 中温 / 常圧 / アンモニア合成 / アンモニア酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低温・常圧下における電気化学的窒素還元触媒として窒素ドープしたTiO2ナノ粒子にAuを担持することにより新たな触媒を調製し，電気化学的窒素還元能の評価を行った．その結果，pH3で調製した触媒では，0.6 V vs. RHE で電解した場合，窒素ドープした触媒のほうが，アンモニア生成速度が高いことが分かった．また，pH2以下で調製した触媒では，-0.4 V vs. RHE で電解した場合，窒素ドープした触媒のほうが，ファラデー効率とエネルギー変換効率が高いことが明らかとなった．
中低温（～300℃）・常圧下でアンモニアの電解合成も試みた．本研究ではCHP-PO4電解質を用いて，Au/TiO2触媒(以後TRAT触媒)，Mo窒素炭素触媒(Mo/N/KB)をカソード触媒とし，中温域においてアンモニアの電解合成を行った．TRAT触媒においてアンモニアの生成速度は200℃において高く，逆にファラデー変換効率とエネルギー変換効率は175℃において高いことが明らかとなった．Mo/N/KBを用いた場合，アンモニア生成速度および各種効率がTRATより低い値を示すことが明らかとなった．
また，更なる高活性なアンモニア酸化触媒の開発を目指し，立方体形のIr-core/Pt-shellナノ粒子担持アンモニア酸化触媒の開発を目指して，立方体形Irナノ粒子担持カーボンの調製ならびに上記立方体形Irナノ粒子へのPtシェル形成，電気化学的AO活性評価について研究を行った．その結果，TEM像から，立方体に近いIrナノ粒子が生成したことが示された．また，形状制御していないPt@Ir/MWCNTと比較して過電圧が10 mV低下し，アンモニア酸化電流値が増加した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
金属錯体をベースにしたMo窒素炭素触媒を用いて，アンモニアの電解合成を行ったが，高い窒素還元活性は得られなかった．触媒調整法を工夫するなどの対策が必要であると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
最近Nature誌にMO錯体を用いて高活性な窒素還元触媒の報告があったため，計画が遅れることにはなるが，2018年度の研究を延長してMo系触媒について調製法を工夫するなどして，粘り強く検討していきたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
残額は431円であり，原資が税金であるので，無理に消費する必要はないと考えた．次年度，ガラス器具購入に使用したいと考えている．
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