課題番号 ：S-20-MS-1062
利用形態 ：装置利用
利用課題名（日本語） ：酸素発生反応のための酸化イリジウム電極触媒の構造解析
Program Title (English) ：Structural analysis of IrO2 electrocatalysts for oxygen evolution reaction
利用者名（日本語） ：天野史章
Username (English) ：Fumiaki Amano
所属名（日本語） ：北九州市立大学　国際環境工学部
Affiliation (English) ：Faculty of Environmental Engineering, The University of Kitakyushu

１．概要（Summary）
水電解による水素製造の反応効率は、アノードでの酸素発生反応（OER）によって制限されている。したがって、高性能なOER電極触媒の開発は、再生可能エネルギーを利用した燃料合成技術において必要不可欠である。酸性雰囲気のOER触媒として、酸化タンタル（Ta2O5）と複合化された酸化イリジウム（IrO2）が研究されている。
利用者は、このIrO2-Ta2O5触媒のチタン基材の影響について検討し、多孔質のTi繊維が基材として有効であることを見出している [1]。本課題では、IrO2-Ta2O5/Ti触媒の局所構造をラマン分光法で観察し、OER活性に及ぼす影響を調査した。
２．実験（Experimental）
Ti板（厚さ0.2 mm）とTi繊維焼結体（厚さ0.1 mm、空隙率67%）の2種類を基材に用いた。IrO2-Ta2O5層（Ir:Ta = 75:25）は250~650℃の各温度で焼成した。
触媒電極の格子振動に関する情報は、レーザー波長488 nmの顕微ラマン分光システムinVia Reflex Raman（RENISHAW）を使用して室温で取得した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
　ラマン散乱スペクトルをFig. 1に示す。Ti板上では450℃以上の焼成温度にてIrO2結晶（Eg 554 cm−1、B2g 732 cm−1）に帰属される２つのピークが観測された。一方、Ti繊維上では、ルチル型TiO2由来のピークのみが観測された。これは、Ti繊維上のIrO2種が非晶質であることを示唆する。また、電気二重層容量より求めた電気化学的活性表面積（ECSA）の増大に伴いOER活性は単調に増加した。非晶質のIrO2-Ta2O5層は大きなECSAを有しており、高いOER活性を示すことがわかった。

Fig. 1. Raman spectra of the (a) IrO2-Ta2O5/Ti plate and (b) IrO2-Ta2O5/Ti felt calcined at different temperatures.

４．その他・特記事項（Others）
[1] F. Amano, Y. Furusho, Y.-M. Hwang, ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 4531−4538
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし
６．関連特許（Patent）
なし