Development of hydrogen evolution catalysts for oxygen-deficient transition metal oxides

缺氧过渡金属氧化物析氢催化剂的开发

基本信息

批准号：
20H02825
负责人：
山田幾也
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022-2023)Osaka Prefecture University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究実績の概要再生可能エネルギーを用いた水電解水素製造において用いられる遷移金属酸化物を対象とした触媒材料探索を実施し、酸素・水素発生触媒における材料設計指針の確立を目的とした研究を行っている。本年度に得られた主な成果は以下の通りである。1. マグネトプランバイト酸化物の酸素発生触媒活性における異元素間シナジーと複合要因　マグネトプランバイトBaFe12-xCoxO19を超高圧合成法によって合成し、Co添加量(x)に対する酸素発生反応(OER)活性の依存性を調べた。OER活性がxに対して非単調に変化したことに基づき、複数の要素が競合するシナジーが働くことを明らかにした。2. ペロブスカイト酸化物の酸素発生触媒活性における異元素間シナジー　異常高原子価イオンFe4+・Co4+からなるペロブスカイト型酸化物CaFe1-xCoxO3を超高圧合成法によって合成し、OER活性の組成依存性を調べた。CaFeO3 (CaCoO3)に対して、微量のCo(Fe)添加で一様にOER活性が向上するオフセット型のシナジーが観察された。3. ペロブスカイト酸化物OER触媒における5元素混合効果　5種(Cr, Mn, Fe, Co, Ni)の遷移金属イオンが任意の割合で含まれるペロブスカイト酸化物LaMO3 (M = Cr, Mn, Fe, Co, Ni)において、OER触媒活性が最大となる組成をベイズ最適化によって求めた。単独のペロブスカイト酸化物で比較的高活性を示す元素(Fe, Co, Ni)を高濃度で含む場合に高いOER活性を示すことを明らかにし、先行研究で報告された性能を上回った。

研究结果概述我们正在使用可再生能源进行催化材料搜索用于生产水电解氢的过渡金属氧化物，研究旨在为氧气和氢产生催化剂建立材料设计指南。今年获得的主要结果如下：1。磁磁氧化物的催化活性中的相互作用和复杂因素：磁孔纤维bafe12-xcoxo19是通过超紧压合成方法合成的，以研究对氧气产生反应（OER）活性的依赖性（OER）的依赖（X）。基于相对于X的OER活性的非单调变化，我们揭示了多个元素竞争协同作用。 2。钙钛矿氧化物的催化活性中的互联子协同作用：钙钛矿氧化物CAFE1-XCOXO3由异常高价值离子Fe4+和Co4组成，CO4+由超高压力合成以研究OER活性的组成依赖性。观察到偏移型协同作用，其中在Cafeo3（CacOO3）中添加了少量的CO（Fe），从而均匀地改善了OER活性。 3。钙钛矿氧化物OER催化剂中的五个元素混合效应的组成，其中OER催化活性在钙钛矿氧化物LAMO3（M = CR，MN，MN，FE，FE，CO，Ni）中最大化，其中包含五种类型（CR，MN，MN，MN，FE，FE，CO，CO，CO，CO，Ni）过渡金属离子在任何比例中都通过Bayeian Optription确定。据透露，当单个钙钛矿氧化物以高浓度含有相对较高的活性元素（Fe，Co，Ni）时，它表现出很高的OER活性，超过了先前研究中报告的性能。