電子・プロトン混合導電性層状水和酸化物の合成と電極材料への応用

电子/质子混合导电层状水合氧化物的合成及其在电极材料中的应用

基本信息

批准号：
16750170
负责人：
杉本渉
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

層状遷移金属酸塩は2次元的なソフトマテリアルであり、その層間を利用して様々な機能性を持たせることができる。本研究では層間プロトンの特性を活かした材料合成と機能性付与ならびに、層自身の機能性を活かした電極材料への応用を検討する。平成17年度は主として層状ルテニウム酸水和物の工業電解用電極触媒特性の評価を行った。層状ルテニウム酸カリウム粉末を酸化ルテニウム被覆チタン電極に塗りつけ,構造安定性をもたせるために熱処理を施した。得られた電極材料を,硫酸中(水素,酸素発生反応活性)およびNaCl+HCl水溶液中(塩素発生反応活性)にて電気化学特性を評価した。その結果,層状ルテニウム酸水和物は酸素および塩素発生反応に対して高い活性を示した。層状ルテニウム酸水和物のコーティングにより,未被覆の酸化ルテニウム被覆チタン電極よりも数倍大きな電流が得られ,最大150mVの電圧低下が達成された。これは,層状ルテニウム酸水和物自信の優れた電子伝導性と層間の高いイオン伝導性により,層間が電極触媒能を有するナノ構造電極触媒として機能し,反応活性面積が増大したことに起因すると考えられる。上述の成果より,大電流運転が可能な省エネルギー電解への展望が開けた。なお,層状ルテニウム酸水和物は水素発生反応に対しては構造安定性を有さなかった。

层状过渡金属盐是二维软材料，可以通过利用中间层赋予各种功能。在这项研究中，我们将考虑利用层间质子特性的材料合成和功能，以及利用层本身功能的电极材料的应用。 2005年，我们主要评价了层状水合钌酸作为工业电解电解质的性能。将层状钌酸钾粉末施加到氧化钌涂覆的钛电极上并进行热处理以提供结构稳定性。在硫酸中(氢和氧的生成反应活性)和在NaCl+HCl水溶液中(氯的生成反应活性)评价所获得的电极材料的电化学性能。结果表明，层状钌酸水合物对氧和氯的生成反应表现出较高的活性。利用层状水合钌酸涂层，可以获得比未涂层的氧化钌涂层钛电极高数倍的电流，并实现高达150 mV的电压降。这归因于由于层状钌酸水合物本身优异的电子导电性和层间的高离子电导率，使得层间作为具有电催化能力的纳米结构电催化剂，增加反应活性面积成为可能。上述结果开启了可在大电流下运行的节能电解的前景。此外，层状钌酸水合物不具有针对氢生成反应的结构稳定性。