高効率水素生成を駆動するナノ構造制御した可視光応答型金属触媒の開発

开发具有纳米结构控制的可见光响应金属催化剂以驱动高效产氢

基本信息

批准号：
17F17381
负责人：
山下弘巳
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-11-10 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

水素エネルギー社会を構築するためには、水素を貯蔵・輸送可能な形態に変換して、時間や空間を超えて需要先へ届ける技術を構築する必要がある。安全（非可燃性、非爆発性）かつエネルギー密度が高い水素キャリアとして、ギ酸（HCOOH, 52 gH2/L）やアンモニウムボラン（NH3BH3), 146 gH2/L)が注目されている。本研究課題では、ギ酸ならびにアンモニウムボランをエネルギーキャリアとした高効率水素貯蔵発生システムの構築をターゲットとし、『水素貯蔵材料からの水素生成触媒』の開発を行った。特に弱塩基性担体のカーボンナイトライド(C3N4)に固定化したPdCo合金が高活性を示すことを報告した。Coのみでは反応しないが、Pdと合金化することで電子的にリッチなPd種が生成し、Pd単独よりも飛躍的に活性が向上する。また、調製した触媒のキャラクタリゼーションを、比表面積測定、XRD、SEMにより解析した。弱塩基性担体は、金属表面へのギ酸の吸着濃縮効果、ならびにギ酸O-H結合の解離促進という役割を果たしていることを実験、理論計算から明らかにし、重要な触媒設計指針を得るに至った。さらにこの研究を発展させ、細孔径、ドープ量を制御した様々な窒素ドープカーボンを新規に調製し、Ru触媒の担体として用いることでより高活性な触媒の開発に成功した。また、窒素ドープ量によりRuの粒子径が大きく変化し、粒子径とアンモニアボランからの水素生成活性に良い相関関係があることを見出した。

为了建立一个氢能社会，有必要创建将氢转化为可以存储和运输的形式的技术，并将其交付到跨时和空间的需求目的地。甲酸（HCOOH，52 GH2/L）和硼烷铵（NH3BH3），146 GH2/L）吸引着作为具有高能量密度的氢载体。该研究主题旨在使用甲酸和硼烷作为能量载体建立高效的氢存储系统，并开发了一种“用于从氢存储材料中产生氢的催化剂”。尤其是据报道，弱基本载体固定在氮化碳（C3N4）上的PDCO合金表现出较高的活性。尽管它不与CO单独反应，但与PD合金合金产生了电子富含的PD物种，这比单独的PD大大改善了活性。此外，通过特定的表面积测量，XRD和SEM分析了制备的催化剂的表征。弱的基本支持在金属表面上的甲酸的吸附和浓度中起作用，并从实验和理论计算中促进甲酸O-H键的解离，并导致了重要的催化剂设计指南。此外，通过开发这项研究，我们已经新准备好具有控制的孔径和掺杂量的各种氮掺杂的碳，并通过将其用作RU催化剂的支持，成功地开发了一种更活跃的催化剂。此外，发现Ru的粒径取决于氮掺杂的量，并且粒度与硼烷氢生产活性之间存在良好的相关性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nitrogen-doped carbon materials as a promising platform toward the efficient catalysis for hydrogen generation

DOI：
10.1016/j.apcata.2018.11.034
发表时间：
2019-02
期刊：
Applied Catalysis A: General
影响因子：
0
作者：
D. Salinas-Torres;M. Navlani-García;K. Mori;Yasutaka Kuwahara;H. Yamashita
通讯作者：
D. Salinas-Torres;M. Navlani-García;K. Mori;Yasutaka Kuwahara;H. Yamashita

アリカンテ大学(スペイン)

阿利坎特大学（西班牙）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Insights on palladium decorated nitrogen-doped carbon xerogels for the hydrogen production from formic acid

DOI：
10.1016/j.cattod.2018.06.013
发表时间：
2019-03
期刊：
Catalysis Today
影响因子：
5.3
作者：
M. Navlani-García;D. Salinas-Torres;K. Mori;Alexandre F. Léonard;Yasutaka Kuwahara;N. Job;H. Yamashita-H.-Yam
通讯作者：
M. Navlani-García;D. Salinas-Torres;K. Mori;Alexandre F. Léonard;Yasutaka Kuwahara;N. Job;H. Yamashita-H.-Yam

Formic Acid Dehydrogenation over Pd-based Catalysts

钯基催化剂上的甲酸脱氢