研究課題/領域番号 |
22K04705
|
研究種目 |
基盤研究(C)
|
配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
|
研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
研究代表者 |
岡崎 宏之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員 (90637886)
|
研究分担者 |
村岡 祐治 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (10323635)
|
研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
キーワード | 固体高分子形燃料電池 / 電極触媒 / 炭素触媒 / 荷電粒子ビーム / 固体高分子形燃料電池(PEFC) |
研究開始時の研究の概要 |
近年、非Pt触媒として注目されているカーボン触媒では、局在電子状態が触媒活性の起源と考えられ、局在電子状態制御により高活性化が期待されるが、局在電子状態を制御する方法がないことが問題である。研究代表者は最近発見されたクエンチングカーボン(Qカーボン)が、構造内の孤立したsp2結合による局在電子状態に注目した。Qカーボンへのイオンビーム照射による局所的な結合状態操作によって局在電子を有する炭素数の大幅な増加とキャリヤドーピングによる局在電子状態のエネルギー位置操作によって活性に最適に制御可能であると着想し、非Pt触媒の創製に挑戦する。
|
研究実績の概要 |
本研究では、最近発見されたクエンチングカーボン(Qカーボン)のsp3結合ネットワーク内の孤立したsp2結合による局在電子状態が触媒活性に機能しうる可能性に注目し、量子ビーム照射による局所的なQカーボンの結合状態操作を用いた局在電子を有する炭素数の大幅な増加とキャリヤドーピングを用いた触媒活性に最適なエネルギー準位への制御によって新たな非Pt触媒の創製を目的にしている。 本年度は、BドープQカーボン作製に向けて、BドープQカーボン作製プロセスを探索するために、レーザーを用いたPLD法で作製された前駆体であるDLC薄膜のsp2/sp3結合比を制御する作製条件を見出すために、XPS測定によってDLC薄膜のC 1sスペクトルを観測し、sp2/sp3結合比がDLC薄膜を堆積する際のレーザー出力や膜厚との相関を導出した。レーザー出力や膜厚を調整することでsp2/sp3結合比を制御する方法を見出せた。さらに、C 1sスペクトルの深さ依存性も観測し、前駆体薄膜の均一性やsp2/sp3結合比が表面や基板界面付近でどのように変化しているのかも明らかにした。
|
現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究に必要なBドープQカーボンを作製する条件に必要な前駆体のsp2/sp3結合比を制御する方法を見出せたため、BドープQカーボン作製は進められている。BドープQカーボンを炭素触媒にするための有用な成果であり、研究はおおむね順調に進捗している。
|
今後の研究の推進方策 |
前駆体の作製条件は見出しつつあるため、前駆体をBドープQカーボンにするためのレーザー加熱の条件を探索していく。レーザー加熱による加熱と急冷した試料のC 1sスペクトルのレーザー出力依存性を測定していく。これによりレーザー加熱した試料のsp2/sp3結合比を観測し、BドープQカーボンが作製できたのかを判断する。加えて、Qカーボンは他の炭素材料と異なり、特異な磁気特性を有しているため、磁気特性からもQカーボンが作製できているのかを確認することも考えている。これらから作製したBドープQカーボンの触媒性能を電気化学測定によって観測する。
|