| 研究課題/領域番号 |
15K17918
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
才田 隆広 名城大学, 理工学部, 助教 (90710905)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 高機能触媒 / 規則構造体 / 燃料電池 |
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| 研究実績の概要 |
当該年度では，酸化黒鉛を層はく離することで得られる酸化黒鉛ナノシートを高分子球体上に任意の積層数で積層した三次元規則構造を有する炭素複合材料を合成した。熱処理を行なうことで，鋳型として用いていた高分子球体を除去し，合成した三次元規則を有する炭素複合材料の多孔化も行なった。このときの熱処理温度および保持時間を変更することで，構造体の形状を選択できる可能性があることを見出した。また，焼成後には酸化黒鉛ナノシートは，還元され，表面官能基および酸化種が減少していることを確認している。したがって，燃料電池用電極触媒の担体として用いた場合に一般に用いられている担体よりも触媒耐久性が向上すると期待される。
加えて，合成した三次元規則構造を有する炭素複合材料に含浸法により白金ナノ粒子を担持した新規三次元構造体触媒も調製した。透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡により，白金ナノ粒子が2nmから10nmと幅広い粒径で担持されていることが確認された。白金ナノ粒子の還元処理温度と鋳型として用いている球状高分子材料の分解が密接に関係しており，白金錯体の還元処理が担体の形状に大きく影響を与えていた。白金ナノ粒子を担持した三次元構造体触媒に対して電気化学測定を行なった結果，調製した触媒が酸素還元能を有していることも確認している。
最後にin-situ XAFS用の燃料電池セルを設計し，作製を行なった。当該年度では，X線が透過することを確認するに留まった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
鋳型として用いている高分子球の分解除去手法を確定させる作業時間を非常に多くの時間を費やした。完全な除去が困難であり，白金ナノ粒子を覆ってしまうこともあった。また，白金ナノ粒子の有無で高分子球の分解温度が大きく異なったことも遅延している要因の１つである。加えて酸化ルテニムナノシートの合成に失敗している。合成条件の見直し等を数多く行なった結果，おそらくガス純度が原因でなかろうかと推測している。
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| 今後の研究の推進方策 |
酸化黒鉛ナノシートを用いた触媒合成は，高分子球の除去方法および含浸処理後の還元方法について一定の知見が得られたため，今後は電気化学測定に主体を置き，触媒活性および触媒耐久性について検討を行なっていく。さらに，再現性が十分に確認されたら膜電極接合体を作製し，in-stiu XAFS測定も含む単セルでの評価に移行していく。
酸化ルテニムナノシートを構造体壁とする三次元構造体の構築は，酸化ルテニウムナノシートが出来次第に合成し，電気化学キャパシタとしての評価を行なう。酸化ルテニウムナノシートが夏までに合成できなければ，既に合成してある酸化チタンナノシートを使用し，直ちに三次元構造体を構築する。その後,白金ナノ粒子を担持し触媒活性および触媒耐久性を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究を遂行するに当たり，直接経費の範囲で支払いが適当な物品・消耗品の合計が402円分，当該年度支出予定額に満たなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
消耗品費に使用する。
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