炭化タングステン合成に及ぼすカーボン担体の影響とその水素発生触媒活性

碳载体对碳化钨合成及其制氢催化活性的影响

基本信息

批准号：
21K05142
负责人：
尾崎純一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度は、炭化タングステン担持量とHER活性との関係を調査し、炭化タングステンの担持量には最適値が存在すること、その最適値は小さな粒子径の方が大きいことを明らかにした。最適値を持つことは、この触媒のHER活性が炭化タングステンの露出表面積に依存することと解釈した。今年度は、カーボン担体に含まれる窒素量と炭化タングステン粒子径の関係を調査した。これまでにカーボン担体中に窒素が含まれている場合に炭化タングステンが微粒子化する傾向があることは把握していたが、窒素量が炭化タングステンの粒子径に与える影響は不明であった。そこで、処理時間を変えた窒素プラズマドーピングにより、窒素導入量を0.3～11 at. %の範囲でコントロールしたカーボン担体を調製し、窒素量と炭化タングステン粒子径の関係を明らかにすることを目的とした検討を進めた。得られた炭化タングステン触媒の粒子径は窒素導入量に伴い減少し、このとき水素発生触媒活性は増加した。つまり、高活性WxC担持カーボン触媒を得るためには、高担持量を実現するための微粒子化が望ましい。そして微粒子化のためには、カーボン担体が10 at. %以上の窒素を含むことが必要であると結論した。

去年，我们研究了碳化钨负载量与HER活性之间的关系，发现碳化钨负载量存在一个最佳值，且粒径越小，最佳值越大。具有最佳值被解释为意味着该催化剂的 HER 活性取决于碳化钨的暴露表面积。今年，我们研究了碳载体中的氮含量与碳化钨颗粒尺寸之间的关系。尽管已知当碳载体中含有氮时碳化钨趋向于变成细颗粒，但是氮含量对碳化钨颗粒尺寸的影响尚不清楚。因此，本研究的目的是通过改变处理时间的氮等离子体掺杂来制备碳载体，其中氮的引入量控制在0.3至11at％的范围内，并阐明氮引入量之间的关系。我们继续研究氮和碳化钨的颗粒尺寸。得到的碳化钨催化剂的粒径随着氮导入量的增加而减小，此时氢生成催化剂的活性增加。换句话说，为了获得高活性的WxC负载碳催化剂，期望使颗粒更细以实现更高的负载量。他们得出结论，为了形成细颗粒，碳载体必须含有10at％或更多的氮。