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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Fabrication of Oxygen Reduction Electrocatalysts by One-Pot Process Using Ionic Liquids as Reaction Media

Research Project

Project/Area Number 19H02814
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

津田 哲哉  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (90527235)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords電極触媒 / 酸素還元 / 燃料電池 / イオン液体 / ワンポット
Outline of Annual Research Achievements

イオン液体-熱還元法による電極触媒ワンポット合成の反応媒体(イオン液体)として、トリメチルプロピルアンモニウム ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミド([N1,1,1,3][Tf2N])を用い、Ptナノ粒子の窒素ドープグラフェンへの担持やPt系ハイエントロピー合金ナノ粒子の複層カーボンナノチューブ(MWCNT)への担持を試みた。前者については、平均粒径3.3 nmのPtナノ粒子が凝集することなく担持された。これは前年度に同条件で合成したPtナノ粒子担持グラフェンナノプレートレットの結果と酷似しており、グラフェンにドープされた窒素がPtナノ粒子の生成プロセスやその担持過程へ与える影響は殆どないことを示唆している。また、Ptナノ粒子が担持されたことにより、窒素ドープグラフェンの水素発生や酸素還元反応に対する触媒活性の向上が認められた。一方、Pt系ハイエントロピー合金ナノ粒子担持MWCNTの合成は、イオン液体に1.25 g L-1のMWCNTと5種類の金属前駆体を1 mmol L-1ずつ添加して行った。MWCNT上には多くのナノ粒子が凝集することなく担持され、その平均粒径は2.2 nmであった。同様の手法で得られたPtナノ粒子担持MWCNTやPtNiナノ粒子担持MWCNTと比較して、1.5-2.0 nm程度小さかった。ここで合成した試料には10 nm程度の粒子が所々に存在し、これが平均粒径を減少させる一因になっていると考えられる。EDXやXRDによる分析結果は、得られたナノ粒子がハイエントロピー合金であることを示唆していたが、その同定にはHAADF-STEM観察、XPS測定などによる更なる試料の分析が必要不可欠である(現在分析中)。イオン液体-熱還元法によるワンポット合成プロセスのオペランド観察についても検討したが、観察条件を最適化するには至らなかった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] State University of New York(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      State University of New York
  • [Journal Article] Electrocatalyst Fabrication Using Metal Nanoparticles Prepared in Ionic Liquids2023

    • Author(s)
      Yao Yu、Tsuda Tetsuya、Torimoto Tsukasa、Kuwabata Susumu
    • Journal Title

      The Chemical Record

      Volume: - Pages: e202200274

    • DOI

      10.1002/tcr.202200274

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 有機イオン液体中での金属ナノ粒子の調製とその電極触媒への応用2023

    • Author(s)
      津田哲哉
    • Journal Title

      溶融塩および高温化学

      Volume: 66(1) Pages: 3~11

  • [Journal Article] Impact of sp<sup>2</sup> carbon material species on Pt nanoparticle-based electrocatalysts produced by one-pot pyrolysis methods with ionic liquids2022

    • Author(s)
      Yao Yu、Xiao Qingning、Kawaguchi Masafumi、Tsuda Tetsuya、Yamada Hirohisa、Kuwabata Susumu
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 12 Pages: 14268~14277

    • DOI

      10.1039/d2ra01330d

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 有機イオン液体中での金属ナノ粒子の調製とその電極触媒への応用2023

    • Author(s)
      津田哲哉
    • Organizer
      溶融塩委員会 第210回定例委員会
    • Invited
  • [Book] イオン液体の実用展開へ向けた最新動向(第14章 ナノ粒子合成(分担))2022

    • Author(s)
      津田哲哉、桑畑 進、鳥本 司
    • Total Pages
      320
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1674-1

URL: 

Published: 2023-12-25  

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