2022 Fiscal Year Annual Research Report
One-pot重縮合π共役系ポリマーによるナノカーボン材料の高機能化
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20K05101
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
西山 勝彦 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (10202243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉本 惣一郎 熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (30323067)
高藤 誠 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50332086)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 省貴金属 / 重縮合 / ナノカーボン / パラジウム / ロジウム / ルテニウム / 酸素還元反応 / 電極触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属ポルフィリン錯体は精密な分子構造に裏付けられた優れた機能を持っており酸素還元触媒としても期待されている。また、OH基を持つ芳香族と三級アミンを重縮合させることでシリカナノ粒子に被覆されることが報告されている。本研究では省貴金属および触媒機能部位の高分散を目的として、Pd, Ru, Rhを中心金属として有し、OH基を持つポルフィリンを合成し三級アミンであるトリメチルトリアジン(TA)と重縮合させ、貴金属ポルフィリンポリマー修飾ナノカーボン電極を作製し、その電極触媒機能を検討した。
合成したTPP(OH)4とRu3(CO)12、PdCl2、RhCl3からそれぞれRuTPP(OH)4、PdTPP(OH)4とRhTPP(OH)4を合成した。得られた化合物はUV, IR, Massによって同定を行なった。この貴金属ポルフィリンとTA、Nano carbon(Fx-35)を反応させ、ナノカーボンに担持させた貴金属ポルフィリン重縮合ポリマー電極を作製した。修飾した電極の酸素還元の触媒能をサイクリックボルタンメトリー(CV)によって評価した。
各貴金属ポルフィリンポリマー修飾ナノカーボン電極の0.1 M KOH中での酸素還元のCVより、RhTPPの場合、開始電位は0.71Vで観測され0.75 V(vs RHE)での電流密度が－3.9 mA/cm2であった。RuTPPは開始電位が0.59 Vで観測され電流密度が－1.7mA/cm2であった。PdTPPは開始電位が0.74 Vで観測され電流密度は－2.5 mA/cm2を示した。今回の作製条件では、PdTPP重縮合ポリマーが最も過電圧が小さく、最も電流密度が高く、酸素還元の過電圧はほぼ、貴金属であるPtと同等であり、用いたPdの量から判断すると、高機能かつ充分省貴金属の酸素還元触媒という目的は達成できたと考えられる。
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