高機能電極触媒に向けたメソポーラスPt系合金の階層的構造設計

高性能电催化剂用介孔铂基合金的分层结构设计

基本信息

批准号：
09F09611
负责人：
山内悠輔
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

触媒として高い活性を持つことが知られている白金(Pt)は,現在まで電池などの電極や工業触媒(自動車の場合は排気ガスの浄化触媒)として広く用いられている。白金の表面積を大きくすると,露出している白金の表面積が増加するため,触媒としての機能が活性化することが期待できる.ナノ構造化することで,通常の粉宋よりも大幅に表面積を広くすることが可能になる.分子集合体上での金属析出プロセスにも着目し,細孔壁の組成を金属化することにも成功している.これらのメソポーラス金属は,骨格が金属のみから形成し電気伝導性の高い多孔体であり,従来の無機酸化物系メソポーラス物質とは異なる電気化学分野への応用が期待される.具体的には,高い表面積を持つ反応触媒担体電極,二次電池用電極や化学センサー等の電気化学系デバイスや金属触媒等への幅広い応用が期待される.複数の金属イオンを溶存させることで,様々な組成へと展開できることを示してきている.多くの界面活性剤や金属塩を組み合わせることで,これまで不可能であったメソ構造や細孔径の精密な調節も可能となってきた.特に,メソポーラスPtやPt系合金は,次世代のDMFC(メタノール直接型燃料電池)の電極材料として最適であり,電極の多孔質化は,反応面積の増大ばかりでなく,電極中における物質の拡散性が向上し,より高い反応効率を達成することができる.少ないPtの使用量で,最大の活性を生み出す,まさにレアメタルの低減技術であり,資源のない日本にとって重要である.従来の白金黒や白金担持カーボンよりも高い表面積を有しており,それらと比較してメタノール酸化能も数十倍活性がある.コアに金やパラジウムの金属を用いることで,さらに熱的安定性やメタノール酸化反応における活性が大幅に向上している.

铂（PT）已知作为催化剂的活性很高，直到今天才被广泛用作电池和工业催化剂的电极（就汽车而言，是用于纯化排气气的催化剂）。当铂的表面积增加时，暴露的铂的表面积会增加，并且可以激活其作为催化剂的功能。通过纳米结构，可以使表面积明显宽，而不是普通的黄歌。它也集中在分子组件上的金属沉积过程上，并成功地将孔隙壁的组成物进行了金属化。这些介孔金属是由金属制成的骨骼的多孔物体，具有高度导电性，预计将应用于与常规的无机氧化物介孔材料不同的电化学场。具体而言，预计将广泛应用于电化学设备，例如高表面积反应催化剂支撑电极，次级电池电极，化学传感器和其他金属催化剂。已经表明，可以将多种金属离子溶解为各种组合物。已经实现了许多接口活动。通过结合敏化剂和金属盐，可以精确调整介质结构和孔径，这是可能是不可能的。特别是，介孔PT和基于PT的合金是下一代DMFC（甲醇直接燃料电池）的电极材料，而多孔电极不仅会增加反应面积，而且还提高了电极中物质的扩散率，从而达到了较高的反应效率。凭借少量的PT，这是一种用于减少稀有金属的技术，这对没有资源的日本很重要。它的表面积比传统的铂黑和铂载的碳更高，并且其甲醇氧化能力比那些活跃的几十倍。使用金属或钯金属将芯进一步改善甲醇氧化反应的热稳定性和活性。