水素社会に向けた触媒製造プロセスイノベーション

氢社会的催化剂制造工艺创新

基本信息

批准号：
22KJ3241
负责人：
谷口有沙子
金额：
$ 2.83万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

初年度は次の2テーマを中心に研究を進めた。研究1：VドープNi(OH)2/FeOOH酸素生成触媒の電気化学堆積最近NiFe酸化物/水酸化物へのVイオンドープにより、酸素生成触媒活性のさらなる向上が報告されているが、Vイオンがホスト格子中でどのように配置するか、またVイオンがNi, Feイオンとどのように相互作用するか等、機能発現メカニズムについては不明な点が多い。本研究では、Ni(OH)2へのVイオンドーピングを試み、Ni(OH)2/FeOOH触媒における触媒活性の更なる向上、及び触媒活性化におけるVイオンの役割について検討した。得られた試料について評価を行った結果、VCl3濃度が0-10 mMの場合では、アノード電流値、過電圧に大きな変化は見られなかった。また、VCl3濃度を20 mM以上に増加した場合は、酸素生成触媒活性の急激な低下が確認され、Vイオンドープによる触媒活性向上は示唆されなかった。研究2：FeOOH膜の電気化学堆積と酸素生成触媒への応用Ni(OH)2/FeOOH触媒において、特にFeOOHにおいてはγ、α、β相等複数の構造が知られており、堆積条件に応じてどの相が析出するか、その膜厚が触媒活性に与える影響について明らかにすることで、ヘテロ積層体の活性向上のみならず、現在まで明らかにされていないFeOOH単体の触媒活性についての知見を得ることができる。本研究では、EDにおける印加電位、成膜時間がいかにFeOOH結晶相、膜構造、電極触媒活性能に影響を及ぼすか検討した。得られた全ての試料より、成膜時間に関わらずFeOOHの生成が示唆された。酸素生成触媒活性評価を行ったところ、成膜時間の増加に伴い電流密度 (at 1.8 V)が増大し、電流密度の立ち上がり位置が低電位側に大きくシフトする結果を得た。

第一年，研究重点关注以下两个主题。研究1：V掺杂Ni(OH)2/FeOOH制氧催化剂的电化学沉积最近有报道称，NiFe氧化物/氢氧化物的V离子掺杂进一步提高了制氧催化剂的活性，但仍存在许多未知点。功能表达的机制，例如V离子在主晶格中如何排列以及V离子如何与Ni和Fe离子相互作用。本研究尝试将V离子掺杂到Ni(OH)2中，研究进一步提高Ni(OH)2/FeOOH催化剂的催化活性以及V离子在催化剂活化中的作用。对所获得的样品进行评估的结果是，当VCl 3 浓度为0-10mM时，阳极电流值和过电压没有观察到显着变化。此外，当VCl 3 浓度增加至20mM或更高时，证实氧产生催化活性快速降低，并且表明V离子掺杂没有改善催化活性。研究2：FeOOH薄膜的电化学沉积及其在制氧催化剂中的应用在Ni(OH)2/FeOOH催化剂中，特别是FeOOH，已知多种结构，例如γ、α和β相，并且根据沉积条件，通过明确哪种相沉淀及其膜厚度对催化活性的影响，我们不仅可以提高杂层结构的活性，而且还可以获得迄今为止尚未阐明的关于单独的FeOOH的催化活性的知识。在本研究中，我们研究了 ED 中施加的电位和成膜时间如何影响 FeOOH 晶相、薄膜结构和电催化活性。所有获得的样品表明，无论成膜时间如何，都会生成 FeOOH。当我们评价制氧催化剂活性时，我们发现电流密度（1.8V）随着成膜时间的增加而增加，并且电流密度的上升位置显着向低电位侧移动。