| 研究実績の概要 |
ORR活性や担持体の耐久性に関しての議論は、金属-支持体相互作用(SMSI)によるPtの触媒活性の向上、Ptのd-バンドセンターの位置とORR触媒活性との相関など様々な研究が多く報告されている。これらの点を検討するために、カップスタックカーボンナノチューブ(CSCNT)に表面上に金属酸化物MOx(M=Ti, Nb, Ta, W, etc.)を担持させ、さらにそのMOxを担持体として使用し、Ptを析出させてPt/MOx/CSCNTを合成した。PtをTiO2表面上に担持させたPt/TiO2/CSCNTを触媒として評価したところPt/CBに比べて高い触媒活性及び耐久性を示した。要因として、触媒活性の向上はPt-TiO2間におけるSMSI効果によってPtの電子状態および物理的に修飾されたことによって従来のPt/CBよりも高い活性および耐久性を得られたと考えられる。触媒担体からの電子供与によってPtの電子状態を変化させることが可能であることが判明したことから、2種類の遷移金属(M1およびM2)から合成した遷移金属酸化物複合材料(M1M2Ox)を、Ptの担持材料として使用することで、一連の金属酸化物/CSCNT担持体上のPtナノ粒子のd-バンドセンターは金属酸化物の種類および原子比を適切に選択することによって意図的に調整でき金属酸化物担体からPtへの電子的影響と触媒活性の関係性が得られた。次にPtX(X = Co, Fe, Ni, Pb)触媒を合成し、X元素を電気化学的に溶出させることで得られる触媒の表面でのORR活性とd-バンドセンターの関係について検討した。Ptのd-バンドセンターとORR活性との相関性は、d-バンドセンターの位置を調節することがORR活性を決定する因子の一つであり、d-バンドセンターをコントロールすることによってORRの最大活性が得られることが明らかになった。
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