| 研究課題/領域番号 |
20K15368
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
樽谷 直紀 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (60806199)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 層状金属水酸化物 / ナノ粒子 / 電気化学触媒 / 層状金属水酸化物塩 / ナノシート / 自己組織化単分子膜 / ナノ触媒 / 酸素生成反応触媒 / 微細構造制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気化学的な酸素生成反応は、水の電気分解などの再生可能エネルギー利用に深く関わっており、触媒を用いた効果的な反応進行が望まれる。本研究では埋蔵量の多い元素から構成される金属水酸化物触媒に着目し、原子スケール程度の局所微細構造が触媒活性に与える影響を網羅的に評価する。得られる結果に基づいて材料を精密に設計することで、安価で高活性な触媒開発をめざす。
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| 研究成果の概要 |
層状金属水酸化物は水酸化物シートとアニオン分子層が交互積層した結晶である。本研究では、層状金属水酸化物のナノ材料化に注目した。合成法の詳細な検討によって結晶成長の方向を制御でき、結晶端面の比率を8－50%の範囲で変える方策を見出した。得られた層状金属水酸化物ナノ材料を様々な大きさの炭素材料と複合化させて電気化学特性を評価した。炭素材料がナノ粒子サイズの場合には水酸化物ナノ粒子と複合すると強く凝集し、電気化学反応の進行が妨げられるため、ミクロンスケールの炭素材料を複合する方がより活性が高められることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
再生可能エネルギーの普及に向けて水電解や空気電池の実用化が進められており、双方に関わる酸素生成反応の効率的な進行が望まれている。層状金属水酸化物は安価で埋蔵量の多い元素から構成されており、触媒活性を示す有望な材料である。本研究では層状金属水酸化物をナノ粒子化し、その大きさや形状を様々に制御する手法を確立した。さらに、層状金属水酸化物ナノ粒子の電気化学特性を最大化するため、導電材の大きさについて系統的に検討して最適化の指針を得た。
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