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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development of nanoporous ultra-high-entropy alloys

Publicly Offered Research

Project AreaHigh Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity
Project/Area Number 21H00153
Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

藤田 武志  高知工科大学, 環境理工学群, 教授 (90363382)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Keywordsナノポーラス金属 / 電極触媒 / ハイエントロピー合金
Outline of Annual Research Achievements

高エントロピー合金は、複数の構成元素を等原子組成に近い濃度まで含む単相固溶体を形成する合金であり、機械的・機能的性質が従来合金とは大きく異なる特長をもっている。そして、高エントロピー合金に無数のナノレベルの開気孔を導入することで、さらなる多機能化(触媒)を実現することが期待されている。しかし、触媒特性についてはまだまだ未踏の領域であり、構成元素数は5~7であり、それらの元素には触媒元素として使われているものも含まれる。
研究代表者(藤田)は、有機化学合成・ガス反応・電極触媒用途に用いられるほぼすべての遷移金属(Cu, Co, Ni, Fe, Mo, Ti)と貴金属(Au, Ag, Ir, Pt, Pd, Ru, Rh)を含んだ14元素から構成される超多元ナノポーラス合金の作製に成功した。作製も特段難しくなく、Al(Cu, Ni, Fe, Co, Au, Pt, Pd, Ag, Ir, Ru, Rh, Ti, Mo)前駆体合金からアルカリ溶液でAlを脱合金化することで達成した。この超多元触媒を実際に水の電気分解用電極触媒として使用した結果、高性能な触媒の指標としても知られる白金(Pt)やイリジウム酸化物よりも優れた性能と耐久性があることを確認した。構成元素数が10を超えた研究例はほとんどなく、触媒として用いられるほぼすべての元素を含んでいることから、多方面での応用が期待できるプラットフォーム材料となっている。この超多元ナノポーラス合金を多分野の専門家と協同で活用していくことで未踏材料・触媒を開拓していく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

14元素から構成される超多元ナノポーラス合金が作製でき、構成元素数も増える見込みとなっている。また、いろんなバリエーションの元素の組み合わせが可能であることを確認している段階であり、様々な応用面での活用が期待できる状況にある。

Strategy for Future Research Activity

貴金属、遷移金属、軽元素で構成される超多元ナノポーラス合金を作製し、水の電気分解用電極触媒としての応用を検討する。また、超多元ナノポーラス合金の学術領域内で配布することで、多くの異分野研究者や共用の実験設備と有機的連携によって発展させる。

  • Research Products

    (6 results)

All 2021 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Nanoporous ultra-high-entropy alloys containing fourteen elements for water splitting electrocatalysis2021

    • Author(s)
      Cai Ze-Xing、Goou Hiromi、Ito Yoshikazu、Tokunaga Tomoharu、Miyauchi Masahiro、Abe Hideki、Fujita Takeshi
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 12 Pages: 11306~11315

    • DOI

      10.1039/D1SC01981C

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 10元素以上含むナノポーラス超高エントロピー合金の創製2021

    • Author(s)
      藤田武志, Cai Zexing, 牛王宏美, 宮内雅浩, 阿部英樹
    • Organizer
      2021年169回秋期日本金属学会
  • [Presentation] 銅アルミイットリウム系合金から作製した階層性ラネー銅の触媒特性2021

    • Author(s)
      吉﨑友哉、藤田武志
    • Organizer
      2021年169回秋期日本金属学会
  • [Presentation] コロナ放電とナノポーラス金属を組み合わせたガス触媒評価2021

    • Author(s)
      今田翔太、藤田武志
    • Organizer
      2021年169回秋期日本金属学会
  • [Remarks] 14元素を均一に含む超多元触媒の開発に成功 ~簡便な方法で作製可能、万能触媒の実現に期待~

    • URL

      https://www.jst.go.jp/pr/announce/20210820/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 水分解触媒2021

    • Inventor(s)
      藤田 武志、チャイ ゼーシン
    • Industrial Property Rights Holder
      高知工科大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2021-133953

URL: 

Published: 2022-12-28  

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