2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly active single-atom electrocatalysts using layered compounds as catalytic supports
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20K15374
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岩瀬 和至 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90846437)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素還元反応 / 電極触媒 / 不均一触媒 / 銅 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、(1)層状化合物であるCu-Alを含む層状複水酸化物(Cu-Al/LDH)からなる電気化学的二酸化炭素還元反応(CO2RR)触媒の開発及び、Cu-Al/LDHへのAg担持によるCO2RR活性変化の影響の検討、(2)Fe-Nを共ドープした炭素材料のNO検出反応への展開、(3)関連研究として三元系合金であるホイスラー合金材料のCO2RR触媒への展開に取り組んだ。(1)に関して、合成する溶液のpH及び温度を適切に制御することで、種々の組成及びサイズの異なるCu-Al/LDHの合成に成功した。CO2RR活性を評価し、シートのサイズがCO2RRの選択性を決定する一つの主要因であることを明らかにした。また、Agナノ粒子のCu-Al/LDHへの担持によりエチレンの生成量が増加することを見出した。これは、Agナノ粒子によりエチレン生成の重要な中間体であるCOの生成量が増加したためであると考えられる。(2)に関して、Fe-N錯体をドープした炭素材料の電気化学的NO検出能を評価した所、Fe-Nを共ドープしたものは、Nのみ、もしくはノンドープのサンプルと比較して優位に高いNO検出能を示した。Fe-N構造を有する錯体(例えばFeポルフィリン)は高いNO検出活性を有することから、これはカーボンにどーぷされたFe-N構造がNO検出に重要な役割を果たしていることを示唆している。(3)に関連して、ホイスラー合金触媒をCO2RR触媒として初めて展開し、Ni2MnSnはCO2RR活性をほとんど示さないのに対し、Ni2MnInはCO2RRにより主生成物としてギ酸を生成することを明らかにした。
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[Presentation] Co-N doped Carbon Materials with Different Cobalt Speciation and Their Electrocatalytic Activity for the Reduction of CO2 to CO2021
Author(s)
Kazuyuki Iwase, Kazuhide Kamiya, Juan Herranz, Kathrin Ebner, Justus Diercks, Viktoriia Saveleva, Sec?il ?nsal, Takashi Harada, Frank Krumeich, Shuji Nakanishi, Thomas J. Schmidt and Itaru Honma
Organizer
The 5th Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics, and the 4th Symposium on International Joint Graduate Program in Materials Science
Int'l Joint Research
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