多元固溶体合金電極触媒を用いた酸素還元反応メカニズムの解明

利用多元固溶体合金电极催化剂阐明氧还原反应机理

• 批准号: 22K05192
• 负责人: 原田 雅史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nara Women's University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05192/
• 关键词: 電極触媒; ナノ粒子; 酸化物ナノ粒子; 酸素還元反応; 酸素発生反応; 固溶体合金; 電極触媒; ナノ粒子; 酸化物ナノ粒子; 酸素還元反応; 酸素発生反応; 固溶体合金

有機分子配位子で保護された二元合金ナノ粒子の高温液相合成を行い、TEM, STEM-EDS, XRD, XPS, XAFS測定等を用いてナノ粒子の合金構造（粒径、形態、分散性）を推定し、HERやORR反応における電極触媒としての電気化学特性（CV, LSV, EIS）を評価し、反応活性の高い合金触媒の探索と粒子形態の制御法を確立することを目標とした。令和４年度は予備的な電気化学実験として、アセチルアセトナート金属錯体を出発原料に用い、有機分子配位子(オレイルアミンやオレイン酸)で保護されたスピネル型二元合金酸化物ナノ粒子触媒を合成した。金属組成比、オレイルアミン／オレイン酸の比を変化させたナノ粒子の構造・組成解析は、XRD, XPS, XAFS測定を用いて行った、OERやORRの電気化学反応については三極式電解槽を用いて行い、一連のCV測定、LSV測定、CA測定、EIS測定から電気化学特性を評価した。回転電極を用いて動的拡散挙動の解析（例えば、Koutecky－Levich分析）などを行った。また、過電圧印加時の触媒表面の酸化状態や構造歪みの変化をoperando XAFS測定から評価することができた。さらに、貴金属と卑金属の組合せ（例えば、Pt-Co, Pt-Ni等）の二元合金ナノ粒子の液相化学合成に展開し、さまざまな組成の合金ナノ粒子を合成する手がかりを得ることができた。今後は、酸性あるいはアルカリ水溶液中でのHER反応やORR反応を中心に、酸化還元活性、安定性、耐久性等の電気化学特性（CV, LSV, EIS）の評価を行い、電極表面上での電子移動速度や律速段階等の反応メカニズムやダイナミクスに及ぼす合金効果（サイズ効果や結合電子状態）の影響について詳細に検討する。

The high-temperature liquid phase synthesis of binary alloy nanoparticles protected by organic molecular ligands was carried out, and the alloy structure (particle size, morphology, dispersibility) of nanoparticles was estimated using TEM, STEM-EDS, XRD, XPS, XAFS measurements, etc., and the electrochemical properties (CV, LSV, EIS) as electrocatalysts in HER and评估了ORR反应，目的是搜索具有高反应活性的合金催化剂，并建立一种控制颗粒形态的方法。在2022财年，作为初步的电化学实验，使用乙酰乙酸金属复合物合成了尖晶石型二元合金氧化物氧化物纳米粒子催化剂，并由有机分子配体（油基胺和油酸）保护。使用XRD，XP和XAFS测量进行了具有不同金属成分比和油胺/油酸比率不同的纳米颗粒的结构和组成分析，并使用三极管电解室和电解质属性进行了OER和ORR的电化学反应，并根据CV，CV，LSV评估了电解学属性。使用旋转电极分析了动态扩散行为（例如，Koutecky-Levich分析）。此外，可以通过Operando XAFS测量值评估氧化态和催化剂表面的结构变形的变化。此外，贵金属和碱金属组合的二元合金纳米颗粒的液相化学合成的发展（例如，PT-CO，PT-NI等）提供了合成各种组合物合金纳米颗粒的线索。将来，我们将评估电化学特性（CV，LSV，EIS），例如氧化还原活性，稳定性，耐用性等，主要是她在酸性或碱性水溶液中的反应和ORR反应，并将详细检查合金效应和粘合效应（电子状态）对电动率和动态率的效果和动态的效果，例如电子效应和动态率。