2021 Fiscal Year Research-status Report
フッ化物・酸フッ化物を前駆体とした新規窒化物合成法の開発とその電気化学触媒能
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20K15361
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
朝倉 裕介 早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員 (00762006)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 酸フッ化物 / 窒化物 / ドーピング / 酸素還元触媒 / NaMoO3F / MoN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度新たなソルボサーマル反応により合成した酸フッ化物NaMoO3Fを前駆体として窒化物を合成し、その電気化学触媒能の調査を行った。NaMoO3Fを前駆体としてNH3気流下で窒化反応を行うと、単純なMoO3の窒化では形成しない六方晶MoN相が形成された。比較としてMoO3とNaFの混合物を窒化処理するとMoN相が形成したため、NaFが存在した状態で窒化反応することで、MoN相が形成されることが分かった。NaMoO3Fを前駆体とした場合と、MoO3とNaFの混合物を前駆体とした場合で、得られるMoNの酸素還元反応に対する触媒能を調査すると、NaMoO3Fから得た窒化物の方が高機能であった。
MoNへのコバルトのドーピングは、酸素還元触媒能を向上できる。そこで、NaMoO3Fを前駆体とする際にコバルト源を混合し窒化処理することで、コバルトがドープされたMoNを得た。この物質は、MoO3・NaF・Co源の混合物を窒化処理して得られた試料よりもコバルトが分散した状態でドーピングされた。それに伴い、酸素還元触媒能に対して優れた反応速度と4電子還元選択性を示した。これらの結果は、酸フッ化物を前駆体として利用することで、前駆体におけるMo, Na, Fの原子レベルの混合がドーパント種の分散性を向上させることが可能であり、高い触媒能を実現できることを示している。
以上より、酸フッ化物を前駆体として用いて窒化物を得ることの利点を獲得できたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酸フッ化物を前駆体として用いることで、単純な酸化物を前駆体して窒化物を得るよりもドーパントが分散した状態を獲得でき、かつ高い触媒能を有する窒化物の合成に成功した。当初の目的通り、酸フッ化物を用いることによる利点を獲得できた。したがって、研究が順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸窒化物からの窒化物の合成において、ユニークな材料を合成することができた。次年度は、酸フッ化物のみならず、フッ化物を前駆体としたユニークな窒化物の合成を展開する。
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| Causes of Carryover |
本年度、共通に利用できる備品に関して、他の予算から支払い科研費での支出を抑えたため、残額が発生している。次年度、新たな物質系に取り組むため、新たな合成器具が必要となることや分析費用が大きくなると予想されるので、それらに使用する。
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