Mechanochemical Synthesis of Functionalized Nano-carbons for Electrochemical Energy Conversion Devices

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05693
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: Yuasa Masayoshi 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (50404075)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グラフェン / メカノケミカル反応 / 酸素還元反応 / 酸素発生反応 / 金属空気電池 / グルコース燃料電池 / 二酸化炭素還元

Outline of Final Research Achievements

Mechanochemically-synthesized graphene (MSG) was investigated as an electrode material for the oxygen reduction/evolution reaction, glucose oxidation and CO2 reduction. As a result, nitrogen and sulfur-doping enhanced the oxygen evolution activity of MSG. Moreover, we found that the surface area is important for the fabrication of MSG with high oxygen reduction activity and that the intrinsic oxygen evolution activity rather than the surface area is important for in the fabrication of MSG with high oxygen evolution activity. MSG showed high glucose oxidation activity. Although MSG itself did not exhibit CO2 reduction activity, it assisted the CO2 reduction activity of other catalysts.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により得られた異種元素ドープMSGは従来の材料より優れた酸素還元・発生二元触媒活性を有しており、金属空気電池、燃料電池、ソーダ工業、水電解などの酸素の電気化学反応を利用する電気化学デバイスのエネルギー効率向上に大きく貢献できる点に、本研究で得られた成果の社会的意義がある。また、酸素の電気化学反応以外にグルコース酸化や二酸化炭素還元にもMSGが適用できる可能性が見いだされた点にも、本研究で得られた成果の社会的意義がある。また、本研究で見出された、酸素還元・発生における活性点の数と質の関係は、酸素還元・発生二元触媒を設計するうえで重要な知見であり、学術的意義が大きい。