2016 Fiscal Year Annual Research Report
酸素の４電子還元反応を加速する錯体フレームワークの創出
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14F04033
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北川 進 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 教授 (20140303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
PANDA TAMAS 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 酸素還元触媒 / 錯体骨格 / 多孔性カーボン / 固溶体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸素還元反応（以後ORR）は燃料電池や空気電池の電極触媒反応として重要なターゲットである。本研究では金属錯体骨格およびそれらから焼成を経て得られるカーボン材料を用い、高性能ORR触媒およびORR反応機構解明を目的としている。前年度で得られた様々な金属イオンを複数、錯体骨格中に内包できる固相合成法を用い、特にORRに重要と言われるCo2+, Fe2+の金属イオンに絞り、各種ヘテロ金属錯体骨格の合成を進めた。その中で錯体結晶を任意の比で混合したときに均一な固溶体の形成機構を明らかとしたため、様々な錯体骨格の例を含め、系統的に把握することができた。この知見は結晶構造が定義された錯体骨格においてどの程度の金属イオンまで導入できるかを包括的に理解する上で重要な知見である。続いてこの成果を基に、各種錯体骨格および得られるカーボン試料のORR特性を評価したところ、Fe2+およびアゾール系配位子からなる錯体結晶を焼成した多孔性カーボン試料が高いORR特性を有することを見出した。LCV測定からは一般的に用いられる10重量％白金（カーボン担持）と遜色ない特性を出すことを確認した。またその際には得られたカーボンに更に窒素雰囲気処理を施し、窒素リッチな構造とすることが鍵であることを確認した。ORR特性は錯体骨格中の窒素、金属（特にFe2+イオン）の含有量に大きく起因するため、前年度までに見出した錯体骨格の金属固溶化手法でさらなる特性高性能化が期待できる。
本研究成果では貴金属触媒に代わる高いORR特性を有する材料を錯体骨格という金属含有率や構造情報の高い自由度を有する系で見いだせることを示した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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