| 研究課題/領域番号 |
18K04870
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
丸山 純 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (80416370)
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| 研究分担者 |
高尾 優子 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (90416298)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | フタロシアニン / 炭素化 / ナノ粒子 / 自己組織化 / 広域X線吸収微細構造 |
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| 研究実績の概要 |
ごく最近、研究代表者らにより、高分散規則配列したNiを含有する炭素系電極触媒が、アルキニル基が結合したNiポルフィリンの炭素化によって合成された。炭素化は一般的に複雑な熱分解を経るため、炭素化物の構造は乱雑となるが、アルキニル基による炭素骨格形成と、ポルフィリン環中心のNi-N4ブロックの維持によって、構造制御が初めて可能となった。しかし、Ni-N4ブロック分解防止のため炭素化温度を十分上げられず、導電性が低くなり電極触媒として低活性であった。また、現時点で中心金属はNiのみで、CO2還元能だけしかわかっていない。本研究では、アルキニル基が結合した金属フタロシアニンを合成し、その堅牢性と中心金属種の選択自由度を活かして、十分な高温での炭素化による導電性向上、高活性化、さらに、触媒の汎用性向上を目指している。
平成30年度において、8つのヘキシニル基に置換されたフタロシアニン(OC8Pc)、ならびに、その中心金属にNi、Coを導入したフタロシアニン(Ni-OC8Pc, Co-OC8Pc)の計3種類の化合物を合成した。令和元年度においては、ヘキシニル基の導入により生じた有機溶媒への高い溶解性を活かすことにより、合成したフタロシアニンと有機溶媒中に分散したFe3O4ナノ粒子と複合化した。炭素化後にナノ粒子を除去すると、ナノ粒子の自己組織化により生じた規則構造と、アルキニル基の構造保持性により、細孔が3次元的に規則的に配列した炭素化物を得ることに成功した。また、それぞれの炭素化物にFe、Ni、Coが含有されていることが明らかとなった。平成2年度には広域X線吸収微細構造測定を行い、金属周囲の局所構造を調べ、各金属種について、炭素化、熱処理温度と、金属-N4構造の形成、保持、分解の関連についての知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
作製可能な試料数に限りがあり、また、電気化学分析を実施すると測定による劣化の恐れがあるため、同一の試料を使用し、全ての分析の最後に電気化学分析を実施することを計画した。放射光を用いた広域X線吸収微細構造測定が、当初4月の予定であったが、新型コロナウイルス感染防止対策のために11月まで延期されたため、電気化学分析の開始が大幅に遅れた。来年度まで研究期間を延長し電気化学分析を実施する。その他の分析については完了した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度までに未実施であった電気化学分析を実施し、酸素還元反応、水素発生反応、二酸化炭素還元反応に対する触媒能を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和2年度において新型コロナウイルス感染拡大の影響により電気化学分析の開始が大幅に遅れたため、次年度使用額が生じた。本研究を令和3年度に延長して実施する電気化学分析のための、電極、電解液調製用試薬、ガラスセル等の物品購入に使用する計画である。
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