2020 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of an advanced catalyst for hydrogen evolution reaction
| Project/Area Number |
19K05379
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
三輪 寛子 北海道大学, 触媒科学研究所, 助教 (90570911)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | Ni2P / HER / 燐化物 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではNi2PのP終端表面特異の水素生成反応(HER)活性を検証し、HER活性の要因を明らかとすることを目的としている。このために、2020年度は、Ni2P(10-10)面上に形成する1x1構造、c(2x2)構造、1x2構造上でのHER活性をより厳密に測定し、1x1構造の活性が他の再構成表面に比べ高いことを確認し、また、第一原理計算を用いて、Ni2P(10-10)表面安定構造をより広範囲に探索し、特に最安定の1x1再構成表面構造を決定した。超高真空中で調製したNi2Pをクリーンな環境下で電気化学環境に搬送することがNi2P上でのHER活性を原子レベルで明らかとするために必要である。本年度はその搬送経路を改良することにより、より清浄な表面からの電気化学測定が可能となった。ニッケル燐化物は狭い温度範囲に様々な安定な結晶構造を形成することからも推測されるように、Ni2P表面は様々な組成を持つ複雑な表面構造を形成することが我々の研究でわかっている。また、前年度、(10-10)面上に形成する1x1構造、c(2x2)構造、1x2構造上でのHER活性の差は、表面のPの数と比例せず、またonset電圧の値もことなったことから、すべてのPの活性が同じではなく、その局所構造が活性の高さに重要であることが示唆された。そのため、この３つの表面構造のPの局所構造を原子レベルで厳密に明らかとするため、同表面の1x1構造、 c(2x2)構造、1x2構造の第一原理計算を用いた検討した。この表面構造の複雑さは、上述したように様々な組成を持ち得ることであるため、組成も変化させ構造最適化により1x1構造のリン終端構造を決定した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度は、前年度の結果から課題となった、装置の改良、また、第一原理計算での表面構造の検討をすることを中心として、本研究の目的である、Ni2Pの表面構造とHER高活性要因の相関の原子レベル理解に向けて大きく前進したと言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
電気化学ミュオンスピン回転法やSTMを用いて、Ni2P表面構造上でのHER高活性要因を明らかとする。
|
| Causes of Carryover |
本年度、学会がオンラインで開催されたため旅費の一部を使用せず、次年度使用額が生じた。この差額分は、次年度、当初予定していなかったが、オンラインで参加できるようになったため参加可能となった国際学会の参加費の一部として使う予定である。
|
