Modulation of electronic states of metal cluster electrocatalysts using monolayer nanosheet supports

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15373
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Kitano Sho 北海道大学, 工学研究院, 特任助教 (50736840)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ナノシート / 層状複水酸化物 / クラスター / 酸素発生反応

Outline of Final Research Achievements

Iridium clusters which are active for oxygen evolution reaction were composited with monolayer nanosheets of layered double hydroxide (LDH) and transition metal chalcogenides (TMD) as electrocatalysts. OER revealed that iridium clusters supported on LDH were highly active. We found that electronic states of iridium clusters were changed to reductive on the LDH nanosheets and oxidative on the TMD nanosheets. High OER performances were achieved on the iridium cluster-loaded TMD nanosheets.

Free Research Field

電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸素発生反応(OER)は、水の電気分解をはじめ、近年ではCO2還元による有用化合物合成や窒素還元によるアンモニア生成など様々な反応系において、水由来の水素を利用するための重要なアノード反応である。また、ポストリチウムイオンとして期待される金属空気電池の充電時の反応でもあることから、次世代のエネルギー運用技術において不可欠である。本研究は、これらの反応系のエネルギー効率に直結するOERの過電圧を低減させる材料開発の取り組みであり、電極触媒の高活性化に新たな指針を与えるものである。