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分子/界面の構造機能解析に立脚した新規錯体系電極触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03853
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 エネルギー関連化学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

山崎 眞一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80371087)

研究分担者 前田 泰  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30357983)
田中 真悟  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (50357448)
朝日 将史  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (90612169)
竹市 信彦  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (40357398)
多田 幸平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (70805621)
秋田 知樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究グループ付 (80356344)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワード電極触媒 / Rh / 走査プローブ顕微鏡 / 第一原理計算 / 透過型電子顕微鏡 / 燃料電池 / アノード / ポルフィリン / 錯体系電極触媒 / ロジウム / 原子間力顕微鏡 / 触媒・化学プロセス / 電子顕微鏡 / 錯体触媒 / Rhポルフィリン
研究成果の概要

高い電極触媒活性を有するRhポルフィリン分子と担体との界面をTEM・AFM・第一原理計算により解析し、界面における分子の配置・配向及び吸着構造の安定性を明らかにした。TEMによる実触媒の直接観察を行い、この錯体触媒ではRhが原子単位で分散していることを明らかにした。AFMによる観察から、分子はグラファイト面にface-on様式で吸着可能であるが、その吸着は強固ではないことが分かった。この結果は分子/界面の第一原理計算の結果からも支持される。得られた知見を基に、新規錯体系触媒の開発に取り組み、低過電圧CO酸化電極触媒及びグルコースの多電子酸化電極触媒を開発した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Stability of Layered Rhodium Octaethylporphyrin in Water Studied by Atomic Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Maeda, Kohei Tada and Shin-ichi Yamazaki
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007395495

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Removal of CO from CO-contaminated hydrogen gas by carbon-supported rhodium porphyrins using water-soluble electron acceptors2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yamazaki, Zyun Siroma, Masafumi Asahi, Tsutomu Ioroi
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 329 ページ: 88-93

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2016.08.067

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrochemical oxidation of glucose and gluconate by an electrode modified with a carbon-supported Rh phthalocyanine2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yamazaki, Zyun Siroma, Naoko Fujiwara, Tsutomu Ioroi
    • 雑誌名

      10.1016/j.molcata.2016.10.012

      巻: 425 ページ: 291-296

    • DOI

      10.1016/j.molcata.2016.10.012

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 耐COアノード用Rhポルフィリン錯体の触媒機構解明に関するDFT計算2017

    • 著者名/発表者名
      多田 幸平、田中 真悟、前田 泰、山崎 眞一
    • 学会等名
      第120回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Rhポルフィリン錯体/カーボン電極間相互作用に関する理論研究2017

    • 著者名/発表者名
      多田 幸平、尾崎 弘幸、前田 泰、山崎 眞一、田中 真悟
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 炭素電極担持Rhポルフィリン錯体の電子状態解析2017

    • 著者名/発表者名
      多田 幸平、前田 泰、山崎 眞一、田中 真悟
    • 学会等名
      第20回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Stability of RhOEP/HOPG model electrodes in water studied by atomic force microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Maeda and Shin-ichi Yamazaki
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical investigation on Rh porphyrin electrocatalyst for CO-tolerance anode of PEFC2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Tada
    • 学会等名
      Mini-symposium on interplay between experimental coordination chemistry and theoretical coordination chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 耐 CO アノード用 Rh ポルフィリン触媒による CO 酸化機構に対する理論的研究2017

    • 著者名/発表者名
      多田幸平・田中真悟・ 前田泰・山崎眞一
    • 学会等名
      第119回触媒討論会
    • 発表場所
      首都大学東京 南大沢キャンパス (東京)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mechanistic Analysis of Electrocatalytic CO Oxidation by a Rh Porphyrin on a Carbon Support2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yamazaki*, Yasushi Maeda, Masafumi Asahi, Zyun Siroma, Tsutomu Ioroi
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(米国ハワイ州ホノルル)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CO酸化触媒と電子受容体を含む定置用燃料電池用CO除去槽の提案2016

    • 著者名/発表者名
      山崎 眞一、城間 純、朝日 将史、藤原 直子、五百蔵 勉
    • 学会等名
      第57回電池討論会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉市美浜区中瀬2-1)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 燃料電池用錯体系CO酸化電極触媒の研究開発と機構解析2015

    • 著者名/発表者名
      山崎眞一、前田泰、城間純、五百蔵勉
    • 学会等名
      第61回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • 発表場所
      姫路市
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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