DMFC用超高機能電極触媒への挑戦

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13134203
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 辰巳 敬 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30101108)
• 研究分担者: 呉 鵬 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (60322096) ; 吉武 英昭 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 助教授 (20230716)
• キーワード: 燃料電池 / ナノ材料 / 触媒・化学プロセス / エネルギー全般

研究概要

直接型メタノール燃料電池(DMFC)の実現に際し、最も大きな問題の1つが膜-電極複合体界面構造であるが、そこで用いられる炭素材料の幾何学的、化学的性質の制御が鍵となる。界面活性剤ミセルなどを型剤に、合成されたメソポーラスシリカは高度な構造規則性を有するメソ細孔(1-50nm)を特徴とするが、このシリカ自体を型剤に細孔内に炭素を充填するように有機化合物を炭化すると、基のシリカの細孔構造を反映したメソ構造を持つメソポーラスカーボンが合成される。今年度は、新しいメソ構造規則性を持つカーボン材料の合成に成功した。Pluronic P123を型剤に合成したシリカ、SBA-15は、棒状あるいは筒状のメソポーラス炭素の与えることが知られているが、Pluronic P123に1,3,5-trimethylbenzene(TMB)を混合し、型剤として用いると、細孔径および細孔口径の均一なメソ細泡状シリカが得られる。その存在下ショ糖を濃硫酸で脱水、炭化を繰り返すと炭素が細孔内に成長し、シリカをフッ化水素酸で除去した後も構造規則性を有するメソポーラスカーボンが得られた。これは、均一な粒径をもつ球が立体的に連結した構造を有し、型剤のメソ細泡状シリカの細孔径分布より少し小さいところに頂点を持つ分布を示した。透過電子顕微鏡により形態を観察した。Pluronic P123に対してTMB量を増大させるとより細孔径の大きいシリカが得られるが、これを型剤にするとその細孔径が反映され、より大きな細孔径を有するメソポーラスカーボンが得られた。

研究成果

• [文献書誌] Hideaki Yoshitake, Tae Sugihara, Takashi Tatsumi: "Synthesis of Wormhole-like Titania Mesoporous Molecular Sieve with Extremely High Surface Area"Chem.Mater.. (in press). (2002)
• [文献書誌] Satoshi Kamiya, Osamu Terasaki, Takashi Tatsumi: "The Formation of Cubic Pm3n Mesostructure by an Epitaxial Phase Transformation from Hexagonal p6mm Mesophase"J.Am.Chem.. Soc.,123. 12089-12090 (2001)
• [文献書誌] Hideaki Yoshitake, Osamu Terasaki, Takashi Tatsumi: "Synthesis and Characterization of Mo-SBA-1 Cubic Mesoporous Molecular Sieves"J.Phys.Chem.. B,105. 10565-10572 (2001)
• [文献書誌] Y.Sakamoto, O.Terasaki, T.Tatsumi: "Control of Crystal Morphology of SBA-1 Mesoporous Silica"Chem.Mater.. 13. 2237-2239 (2001)
• [文献書誌] Katsutoshi Yamamoto, Takashi Tatsumi: "Remarkable Improvement in Hydrothermal Stability of MCM-41 by Surface Modification with Grignard Reagent"Microporous Mesporous Mater.. 44-45. 459-464 (2001)
• [文献書誌] Motonori Uneme, Jacques Plevert, Takashi Tatsumi: "Synthesis Conditions and Catalytic Properties of Highly Acidic Zeolite, UTM-1"Chem.Lett. 802-803 (2001)