2022 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of Oxygen Reduction Electrocatalysts by One-Pot Process Using Ionic Liquids as Reaction Media
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19H02814
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
津田 哲哉 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (90527235)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電極触媒 / 酸素還元 / 燃料電池 / イオン液体 / ワンポット |
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| 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。
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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