2020 Fiscal Year Research-status Report
三次元立体・多孔質構造を有するカルコゲナイド系水素発生電極の創製と活性点解明
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20K05698
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
北沢 信章 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (60272697)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水熱合成法 / ナノ構造水酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、三次元・立体構造を有する多孔質金属メッシュ表面に直接、非晶質カルコゲナイドを析出させるための新規な材料プロセスを開発し、これまで未解明であった水分解に関与する活性点を明らかにすることによって、高効率水素製造電極を創製するための新しい物質・材料科学を切り拓くことである。令和２年度は、多孔質金属メッシュを反応場とした水酸化物・オキシ水酸化物の水熱合成プロセスについて検討した。
出発原料にニッケルおよびコバルトの硝酸塩、フッ化アンモニウム、加水分解のためのアルカリ源としてヘキサメチレンテトラミンまたは尿素を用いた水熱合成法によりニッケルメッシュ表面にカチオンとしてコバルトとニッケルを含有する水酸化物・オキシ水酸化物ナノ構造体を堆積させた。走査型電子顕微鏡観察から、用いたアルカリ源によって堆積物の微構造が大きく異なった。具体的には、ヘキサメチレンテトラミンを用いるとナノ板状構造が、尿素を用いるとナノ針状構造が形成された。これらの堆積物の化学結合状態をX線光電子分光法によって評価した結果、へミサメチレンテトラミンを用いて合成した試料ではアニオンとして水酸化物イオンの他にフッ素イオンが、尿素を用いた場合は炭酸イオンの存在が確認された。合成過程で生成されるこれらのイオン種が微構造形成に影響しているものと推察された。
次年度は、まず本手法で得られた堆積物の組成、結晶構造を明らかにすることによって、多孔質金属メッシュを反応場とした水酸化物・オキシ水酸化物の水熱合成プロセスを確立させる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、水熱合成法による堆積物を透過型電子顕微鏡法ならびに電子線回折法によって明らかにする予定であったが、コロナ禍のため実施することができなかった。そのため、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、水熱合成法で得られた堆積物の組成、結晶構造をX線回折法、透過型電子顕微鏡観察ならびに電子線回折法等の手法により明らかにする。さらに、堆積物を硫化物イオンを含有する水溶液中で再度水熱合成を行う二段階水熱合成プロセスによって、ナノ構造を保持したままカルコゲナイド化させる新規な材料プロセスを確立させる。
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| Causes of Carryover |
一般競争入札により物品を購入したため、当初計画額（見積額）と契約額との間に相違が生じたことによって、次年度の使用額が生じた。この使用額は、研究実施に必要な消耗品等を購入するために使用したい。
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