Mechanistic study on metal chalcogenides catalyzed water splitting for efficient hydrogen production

金属硫属化物催化水高效制氢机理研究

基本信息

批准号：
19F18346
负责人：
野田優
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに非貴金属系の水電解触媒の多くで表面再構成が重要なことを示してきた。2020年度はこの観点から高機能触媒の開発に取り組んだ。CoSe2をCoSeO3へと前酸化してから表面をCoOOHへ電気化学酸化すると活性なCo2+サイトが増大し高い酸素生成活性を発現すること、Niを不純物として含むCuフォームを1 mM Fe2+を含む1 M KOH水溶液中で電気化学酸化するとNixFe1-xOOHナノニードルがフォーム上に高密度に形成して高い酸素発生活性を発現すること、ニッケル硫化物をアルカリ水溶液中で電気化学酸化すると表面がアモルファスNiSx(OH)yへ再構成され高い水素生成活性を発現すること、ステンレス箔表面からCrを溶解除去したうえで電気化学還元するとNiとMnの水酸化物に表面が再構成し高い水素生成活性を発現することを見出した。また、多分野から水電解研究に参入している中、電気化学評価が不適切に行われている状況を指摘、適切な評価方法を提示した。まず、電気化学インピーダンス分光法はまちまちな条件で行われ触媒活性比較に混乱を生じている状況を指摘、モデル触媒で各条件を検討、全触媒が作用する電位で電荷移動抵抗を求めると触媒活性と良い相関が得られることを示した。また、性能評価に重要なTafelプロットは定常状態のデータに適用すべきところ、多くの研究で簡便な非定常測定である線形掃引ボルタンメトリー(LSV)やサイクリックボルタンメトリー(CV)のデータに適用されてしまっている。実際にLSVとCVでは定常状態データからずれて結果が変わることを示し、定常状態でのデータ取得の重要性を示した。さらに日々膨大に発表される関連論文を精読し、メカニズムと課題を整理したレビュー論文を複数発表した。これらは再エネ電力を用いたCO2フリー水素製造に通じる成果であり、SDG目標7,13に貢献する。

直到去年，这已经表明表面重建对于许多非诺布金属水电催化剂都很重要。在2020财政年度，我们从这个角度致力于开发高性能催化剂。已经发现，当将Cose2预氧化为Coseo3然后电化学氧化为COOOH时，活性CO2+位点增加并且表面表示高氧生产活性。当含有Ni作为杂质的Cu泡沫被电化学用1 M KOH水溶液氧化，其中含有1 mm Fe2+，Nixfe1-XOOH纳米纳米在泡沫上以高密度形成并表现出高氧产生活性；当硫化镍在碱性水溶液中氧化时，将表面重构为无定形的NISX（OH）Y，并将表面重构为无定形的NISX（OH）Y，表面表达了高氢产生活性；当CR溶解并从不锈钢箔的表面取出时，将表面降低的表面降低到Ni和Mn的氢氧化物中，从而导致高氢产生活性。此外，在从各个领域进入水电解研究时，指出了电化学评估的情况，并指出了一种适当的评估方法。首先，我们指出，电化学阻抗光谱是在各种条件下进行的，并且与催化活性的比较混淆，并使用模型催化剂检查了每种疾病，并表明，如果在所有催化剂作用的潜力下确定电荷传递耐药性，则可以获得与催化活性良好相关性的良好相关性。此外，应将对性能评估很重要的TAFEL图应用于稳态数据，许多研究应用了来自简单非平稳测量值的数据，例如线性扫描伏安法（LSV）和环状伏击量化（CV）。实际上，结果与LSV和CV之间的稳态数据不同，表明数据采集在稳态状态下的重要性。此外，他仔细阅读了大量日常生活中发表的相关论文，并发表了几篇组织机制和问题的评论论文。这些结果类似于使用可再生能源生产无二氧化碳的结果，并有助于可持续发展目标7和13。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Oxygen Electrocatalysis for Sustainable Future

氧电催化促进可持续未来

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Anantharaj Sengeni;Noda Suguru;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj
通讯作者：
Sengeni Anantharaj

Electroanalytical Techniques and Electrocatalytic Water Splitting: Best Practices

电分析技术和电催化水分解：最佳实践

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Anantharaj Sengeni;Noda Suguru;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj;Sengeni Anantharaj
通讯作者：
Sengeni Anantharaj

Appropriate Use of Electrochemical Impedance Spectroscopy in Water Splitting Electrocatalysis