| 研究課題/領域番号 |
16J09715
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
滝本 大裕 信州大学, 総合工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| キーワード | コアシェルナノシート / 燃料電池用電極触媒 / 酸素還元反応活性 |
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| 研究実績の概要 |
燃料電池用電極触媒の開発に向けて高活性かつ高耐久な電極触媒を調製するために、表面利用率が高い二次元形態の金属ナノシートの電極触媒への応用を検討してきた。一般的に、金属ナノシートの厚みは2-5 nmであり、ナノシート特有の表面利用率の高さを存分に発揮できていない課題がある。この課題は、金属ナノシートの合成法が確立されていないことに由来する。この課題に対して、前年度、電気化学反応を利用した合成法について検討してきた。具体的には、酸化ルテニウムナノシートを還元処理して得られる金属Ruナノシートを合成し、その表面に電気化学反応を利用してPt原子層を設けた「Ruコア＠Ptシェルナノシート」を開発した。Pt原子層が3.5レイヤー相当で、高い酸素還元反応活性を示し、標準性能触媒の4倍程度高活性であった。また、触媒耐久性も標準触媒より優れていることがわかった。これらの結果から、コアシェルナノシートが酸素還元触媒として有望であることを見出した。
以上の成果は、国内学会で１件、国外学会で３件、国際誌（査読あり）へ１報掲載した。
しかし、コアシェルナノシートのPt利用率は低く、これが3.5原子層のPtシェルで構成されているためであることがわかった。この理由は、コアに使用しているRuが酸素還元に対してネガティブな効果を与えるためであり、Ruに替わる新たなコアナノシートの合成が必要である。
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| 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
これまでに、Ru金属ナノシート表面にCuのアンダーポテンシャルデポジション（Cu-UPD）できる、電極電位と印加時間、前駆体の種類と濃度を明らかにできた。とくに、Ruは空気中で酸化されやすい物性を有しており、Cu-UPD前に還元処理を実施することが重要であることを見出した。これら条件でコアシェルナノシートの作製に成功しており、RuナノシートがPt原子層で覆われていることを電子顕微鏡で確認している。得られたコアシェルナノシートは、O2還元に対して市販のPtナノ粒子比で5倍程度の活性を有している、かつ3倍以上の耐久性であることがわかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
均一なPt原子層を作製するための堆積条件を検討する。また、他のコア金属ナノシートの合成に関しても検討する予定である。
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