2018 Fiscal Year Annual Research Report
異次元形状触媒の複合・高次構造化による高活性電極反応場の構築
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18H01772
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
中川 紳好 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70217678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石飛 宏和 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (00708406)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電極触媒 / ナノ材料 / 酸化グラフェン / 燃料電池 / 複合体構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
市販のGO（酸化グラフェン）スラリー（水溶液、1 wt%、GO径約6μm）を出発物質とし、各種方法を適用してGOの粉砕を試みた。その結果、購入した高出力超音波粉砕機を利用して2h粉砕することで、約0.5μmにまで粉砕できることを明らかにした。また、GO粉末の調整過程において、濾過による乾燥工程を含めると、その際にGO粒子が凝集し、以降水溶液中での再分散が困難になることもわかった。これらのGOにPtRu微粒子を還元法で担持したところ、乾燥工程を経ずにスラリーに分散したままでPtRuを担持すると、最終的な乾燥工程でGOの凝集によるPtRuの凝集体内部への取り込みのためにPtRuの利用率が大きく低下した。一方、乾燥工程を経て調整したGO粉末にPtRuを担持した場合は、既に凝集化したrGO（還元酸化グラフェン）の表面にPtRuが担持され、その結果PtRuの利用率は高く、またPt質量あたりの触媒活性も比較的高くなることがわかった。粉砕の有無によるGOの粒子径がPtRu/rGOのメタノール酸化反応活性に及ぼす影響を調査したところ、上記のようなGOの凝集の影響が大きく、スラリー中のGOの粒子径が変化しても触媒活性はあまり影響されなかった。GOの凝集を抑制し、またrGO表面へのPtRuの均一分散担持を目的にポリドーパミンによる GOの表面処理を行ったところ、GOの凝集抑制については大きな効果が見られなかったものの、rGO表面に PtRuが均一分散担持できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
酸化グラフェンの粉砕等の調整において、当初考えていた操作では十分実行ができないものがあり試行錯誤のための時間がかかった。その結果、一部の検討を次年度に繰り越すこととなったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
粉砕を施して用意した微粒子GOスラリーと粉砕前の大粒子GOスラリーのそれぞれを用いて調整したPtRu/rGO、またその場合にGOへのポリドーパミン処理の有無に関して、調整した触媒のキャラクタリゼーションを詳細に行い、電気化学的な活性評価と合わせて、触媒の微構造と触媒活性の関係を調査する。具体的には、SEM, TEMによる構造観察、 XPSによる表面化学状態の評価, BETによる比表面積および細孔径分布測定などを行う。これらの結果を踏まえ、より高い質量活性が期待できる PtRuとrGO系の触媒調整法を提案する。
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