構造制御と触媒高耐久化を同時実現するワンステップ合金ナノクラスター創出法の開拓

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05144
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34010:無機・錯体化学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 邨次 智 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (20545719)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 白金 / ナノクラスター / カーボンナノチューブ / ポリピロール / ランタノイド / 酸素還元反応 / XAFS / 燃料電池

研究成果の概要

本研究では、ピロール部位を有する新規Pt錯体を前駆体とし、配位子脱離とピロール重合制御によるナノクラスター前駆体の形成、及び続く還元により、燃料電池電極触媒の酸素還元反応 (ORR) に優れた活性・耐久性を示す、1.5 nm程度の粒形の揃ったPtナノクラスターの調製と、その粒径制御過程の解明に成功した。
さらに、本調製法にランタノイド金属錯体 (Gd錯体) を導入することで、ランタノイド水酸化物/酸化物で修飾された、1.6 nm程度の粒径の揃ったPtナノクラスターを調製した。ランタノイド種修飾によりORR活性が大幅に増大し、電圧印加in situ XAFS測定により、その因子解明にも成功した。

自由記述の分野

無機化学、錯体化学、触媒化学、電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で明らかにした、微小Ptナノクラスター触媒の粒径制御と、燃料電池電極触媒の酸素還元反応(ORR)の高活性化・高耐久化を同時に可能とする調製手法、及びランタノイド種修飾によるORRの更なる高活性化を可能とする調製手法は、その粒径制御のメカニズムや高活性化の因子解明の基礎科学的研究も踏まえて、次世代燃料電池の高活性・高耐久性電極触媒調製に向けての設計指針を提供することが期待される。このような燃料電池電極触媒が実現できれば、Ptの有効利用、エネルギーの有効利用に資することが期待でき、地球環境問題の解決にも貢献する。