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2018 年度 実績報告書

触媒材料の高活性化を目指した高圧ナノ合成技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K19182
研究機関大阪府立大学

研究代表者

山田 幾也  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378880)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード超高圧合成法 / 高圧室温合成 / 高圧中温合成 / 酸素発生触媒 / 酸素欠損 / ペロブスカイト酸化物
研究実績の概要

本研究では、高圧合成を用いることで得られる触媒材料の高活性化を目指し、微粒化・高比表面積化を行うための高圧ナノ合成法を開発することを目的とした。当初予定したテンプレート法を活用した微粒化では高精度の粒径・比表面積制御が困難であったため、方針を変更し、通常の条件で得られた高圧合成試料に対して高圧室温処理を施すことで、微粉化・高比表面積化を実現することを目指した。代表的な高活性酸素発生触媒として知られるBa0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ (BSCF)を対象とした高圧処理により、常圧で合成された原料粉末と比較して10倍程度の比表面積の増大に成功した。さらに高圧室温処理を発展させて、高圧条件を用いたBSCFに対する酸素欠損量の制御を試みたところ、通常の合成条件では報告されていない、酸素欠損が抑制された試料(δ=0.12)を得ることに成功した。この酸素欠損が抑制された試料の電子物性を評価したところ、通常の酸素欠損含有試料が示す半導体的特性とは異なり、室温において金属的電気伝導性を有することが分かった。酸素欠損量の異なるBSCFにおける酸素発生触媒活性を系統的に評価した結果、当初に目的とした触媒性能の向上は観察されなかったが、高圧室温条件における微粉化・高比表面積化という新しい手法の開発に成功したことに加えて、高圧中温処理を適用することによってBSCFではこれまでに得られていない酸素欠損量の抑制に成功した。本成果は、学会での発表の他、原著論文としても発表した。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High-pressure synthesis of highly oxidized Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ cubic perovskite2019

    • 著者名/発表者名
      Yamada I., Odake T., Asai K., Oka K., Kawaguchi S., Wada K., Yagi S.
    • 雑誌名

      Materials Chemistry Frontiers

      巻: 印刷中 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic Study of Descriptors for Oxygen Evolution Reaction Catalysis in Perovskite Oxides2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Ikuya、Takamatsu Akihiko、Asai Kaisei、Shirakawa Takuto、Ohzuku Hideo、Seno Akihiro、Uchimura Tasuku、Fujii Hiroshi、Kawaguchi Shogo、Wada Kouhei、Ikeno Hidekazu、Yagi Shunsuke
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 27885~27892

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b09287

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synergistically Enhanced Oxygen Evolution Reaction Catalysis for Multielement Transition-Metal Oxides2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada I.、Takamatsu A.、Asai K.、Ohzuku H.、Shirakawa T.、Uchimura T.、Kawaguchi S.、Tsukasaki Hirofumi、Mori Shigeo、Wada K.、Ikeno H.、Yagi S.
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 1 ページ: 3711~3721

    • DOI

      10.1021/acsaem.8b00511

    • 査読あり
  • [学会発表] Fe・Co複合酸化物における酸素発生触媒活性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      木下 雅也, 山田幾也、八木俊介
    • 学会等名
      2018年度第3回関西電気化学研究会
  • [学会発表] Harmunite型酸化物における酸素発生反応触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      岡崎湧一、山田幾也、八木俊介
    • 学会等名
      2018年度第3回関西電気化学研究会
  • [学会発表] 二重ペロブスカイト型コバルト酸化物の水電解触媒特性2018

    • 著者名/発表者名
      栂野隼人、山田幾也、浅井海成、八木俊介
    • 学会等名
      2018年度第3回関西電気化学研究会
  • [学会発表] 酸素欠損型酸化物における酸素発生触媒特性2018

    • 著者名/発表者名
      小竹恭央、山田幾也、八木俊介、岡研吾、浅井海成
    • 学会等名
      2018年度第3回関西電気化学研究会
  • [学会発表] 遷移金属酸化物における結晶構造・電子状態と酸素発生触媒活性の相関2018

    • 著者名/発表者名
      山田幾也、浅井海成、高松晃彦、岡崎湧一、池野豪一、八木俊介
    • 学会等名
      第44回固体イオニクス討論会
  • [学会発表] Oxygen evolution reaction catalysis of Harmunite-type oxides2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Okazaki, Ikuya Yamada, Hidekazu Ikeno, Shunsuke Yagi
    • 学会等名
      The 12th NanoSquare Workshop
  • [学会発表] Oxygen evolution reaction catalysis of perovskite oxides containing oxygen deficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Takao Odake, Ikuya Yamada, Kaisei Asai, Shunsuke Yagi, Kengo Oka
    • 学会等名
      The 12th NanoSquare Workshop
  • [学会発表] Water splitting catalysis of double perovskite-type cobalt oxides2018

    • 著者名/発表者名
      Hayato Togano, Ikuya Yamada, Kaisei Asai, Shunsuke Yagi
    • 学会等名
      The 12th NanoSquare Workshop
  • [学会発表] ブラウンミレライト型複合酸化物における高圧酸素充填と酸素発生触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      木下 雅也, 山崎義之、池野豪一、山田幾也、八木俊介
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] 水電解触媒活性を示すペロブスカイト型酸化物の高圧合成2018

    • 著者名/発表者名
      浅井海成,山田幾也,高松晃彦,池野豪一,八木俊介
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] 3d遷移金属酸化物の酸素発生触媒活性と酸素多面体ネットワーク構造の相関2018

    • 著者名/発表者名
      岡崎湧一、山田幾也、八木俊介
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
  • [学会発表] ペロブスカイト型ニッケル酸化物における電子状態と酸素発生反応触媒特性2018

    • 著者名/発表者名
      内村祐、山田幾也、池野豪一、八木俊介
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
  • [学会発表] High-pressure synthesis of novel energy-conversion catalytic materials2018

    • 著者名/発表者名
      I. Yamada
    • 学会等名
      THERMEC' 2018
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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