ナノシート構造を有する酸素還元触媒の開発および触媒能発現のメカニズム探索

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14127
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 船津 麻美 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 助教 (00758956)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ナノシート / 二次元 / 酸素還元触媒 / 電気化学

研究実績の概要

本研究では、比表面積の高いナノシート構造を持つ様々な材料｛ヘテロナノシート（積層型・ドープ型）｝を作製し、触媒能の評価法を確立する段階まで進める予定である。その際、分光学的な組成の決定および機能評価、量子化学計算なども駆使することで、ドーピング元素種や導入量、積層する組み合わせに起因する機能の発現と物性などについて幅広く探索し、系統的に検討することにより従来の酸素還元触媒（Pt/C等）を凌駕する触媒開発を行う。本研究は平成30-32年度の3年間で行うことを計画しており、平成30年度は、ナノシートの組合を追及するために、まずはベースとなるナノシートを合成し、様々なナノシートの準備ができてきた。平成31年度は、触媒能の評価方法として、燃料電池触媒特性として、酸素還元反応で触媒能を比較したいと考えている。

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

本年度は様々ナノシートの調査及び合成に成功したこと。また装置選定の面ですが、良い意味で計画変更となったため、おおむね順調に進展していると判断した。（装置選定では、当初予定していた合成装置は借りれることになったため、次の段階で必要なナノシートの評価時に必要な装置へ変更するため、再選定をし、次年度購入予定である。）

今後の研究の推進方策

今後は、電極化の検討、ナノシート単層での評価方法の確立という2方向で進めて行く予定である。
まず、電極化では、具体的に、今年度に合成してきたナノシートを電極への固定化、薄膜化、大量合成検討等を進め、具体的に触媒活性を評価するための手段を検討する。次に単層のナノシートでの評価は、ＡＦＭ等の手段を用いその中で電気化学評価等によりナノシート1枚での評価方法を確立して行く予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成30年度に水熱合成機を購入し合成を進める予定でしたが、学内で借りれることが判明しましたので、これをお借りし合成実験を進めることになりました。その結果、予定していた申請書の中の大半は、この機械で構成を考えておりましたので、研究のために大幅な研究計画の見直しをすることになりました。そのため、実験に必須の環境を見直し計画を立て直す必要性が生じて参りましたので、次年度使用額が発生いたしました。平成31年度に30年度に使用していない分を持ち越しまして、十分吟味した結果、ナノシートの比表面積や特性評価のためのサンプル作製用として凍結乾燥機を購入したいと計画しております。また、それに合わせて必要な冶具や備品をそろえ、本研究のための原料等を十分準備し、今年度計画している触媒活性等をナノシート構造と比較し評価していきたいと考えております。