ナノ混相組織の微視的な偏りを利用したアノード酸化による複合型多孔質電極材料の創製

利用纳米多相结构的微观偏差阳极氧化制备复合多孔电极材料

• 批准号: 22K14520
• 负责人: 紺野 祥岐
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14520/
• 关键词: アノード酸化; めっき; 多孔質; 鉄系合金; 酸素発生反応; 電極材料; 酸素電極

本研究はめっき膜のアノード酸化およびポスト熱処理により生成する特有のナノ粒子複合多孔質膜の生成メカニズムを解明し、この知見を元に設計した複合型多孔質膜を高機能な酸素電極材料として応用可能かを検証する事を目的としている。本年度はFe-Niめっき膜上のアノード酸化皮膜がポスト熱処理によりNi濃縮ナノ粒子/多孔質複合構造へ変換される理由について調べた。当初、複合構造への変換はめっき膜の微細な金属組織に起因すると想定されたが、結晶粒径の大きなめっき膜上に生成した皮膜を熱処理した場合にもNi濃縮ナノ粒子の生成が確認され、金属組織の微細さは複合構造への変換の主因ではないものと推察された。一方、熱処理雰囲気を変えることで、Niの局所的な濃縮すなわちナノ粒子の生成が抑制されることが判明した。この結果はポスト熱処理時における多孔質膜内部の軽元素の脱離や酸素への置換が、Ｎｉ濃縮ナノ粒子の生成に寄与する可能性を示唆しており、今後はアノード酸化皮膜が含有する軽元素の違いにも着目して研究を継続する。生成したナノ粒子複合型多孔質膜は、同様の条件で溶製Fe-Ni合金上に生成する非複合型多孔質膜と比較して、高い酸素発生反応（ＯＥＲ）電極特性を示した。複合型多孔質膜は非複合型多孔質膜と比較して、電気化学的活性表面積が大きく、このことが優れたOER電極特性に寄与しているものと考えられる。この理由としては溶製Fe-Ni上の多孔質膜と比較して、めっき膜上の多孔質膜は電気抵抗が低いためであると推察され、Fe-Ni合金めっき膜のアノード酸化により、通常の溶製合金のアノード酸化では達成できない高機能な電極材料を作製できる可能性が示された。

这项研究阐明了通过阳极氧化和热处理产生的特定纳米颗粒复合膜，并将其应用于基于此知识的复合膜，作为高性能的氧气电极材料。今年，我们研究了Fe-Ni平台上的氧化氧化物膜通过热处理转换为Ni浓缩纳米颗粒/多孔复合物结构的原因。最初，假定转化为复合结构是由于平台的细金属组织，但是即使在晶体粒径的平台上产生的膜，也确认了富含Ni的纳米颗粒假定金属组织的细度不是转化为复杂结构的主要原因。另一方面，已经发现改变热处理气氛被抑制了局部Ni浓度，即纳米颗粒的产生。结果表明，在热处理时，多孔膜内的光元素在多孔膜内的替换可能有助于产生Ni浓缩的纳米颗粒，并在未来的光线中含有氧化氧化物的焦点元素的差异并继续研究。与在相似条件下在溶解的Fe-Ni合金上产生的非复合材料多孔膜相比，产生的纳米颗粒复合膜显示出高氧反应（OER）电极特性。该复合多孔膜的电化学活性表面积比非合并的多孔膜更大，该膜被认为有助于出色的OER电极特性。与溶解的Fe-Ni上的多孔膜相比，其原因是由于电阻较低，并且通常是由于Fe-Ni合金板的阳极氧化而引起的。可以产生溶解合金的阳极氧化无法实现的材料。

项目成果

Fe-Ni合金めっき膜上の多孔質陽極酸化膜へのポスト熱処理が酸素発生電極特性に及ぼす影響

Fe-Ni合金镀膜多孔阳极氧化膜后热处理对产氧电极性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 紺野 祥岐; 山本 貴代; 永山 富男
• 通讯作者: 永山 富男

めっき法により作製したFe-Ni合金上における多孔質アノード酸化皮膜の生成

电镀法制备Fe-Ni合金多孔阳极氧化膜的生成

• 发表时间: 2022
• 作者: 紺野 祥岐; 山本 貴代; 永山 富男
• 通讯作者: 永山 富男

Fe-Niめっき膜上のアノード酸化皮膜へのポスト熱処理条件が皮膜構造へ及ぼす影響

Fe-Ni镀膜阳极氧化膜后热处理条件对膜层结构的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 紺野 祥岐; 山本 貴代; 永山 富男
• 通讯作者: 永山 富男