課題番号                ：S-18-NU-0041

利用形態                ：技術代行

利用課題名（日本語）    ：Co-ordination Polymer

Program Title (English) ：Co-ordination Polymer

利用者名（日本語）      ：中嶋　直敏

Username (English)     ：Naotoshi Nakashima

所属名（日本語）        ：九州大学

Affiliation (English)  ：International institute for Carbon-Neutral Energy Center (I2CNER), Kyushu

University

１．概要（Summary ）

非貴金属/金属酸化物を用いた高性能電極触媒の開発や、充電可能な空気亜鉛電池への応用、水電解への応用研究は、産業界からの強い期待がある。本研究では、新しいカーボンナノチューブ（CNT）ハイブリッド電極触媒を設計および合成し、それらの触媒が非常に高いOER（10 mA / cm2で1.55V）およびORR（E1 / 2 = 0.82 V vs RHE）性能を示すことを、その場電気化学X線回折（XRD）、構造分析ソフトウェア、その場電気化学FT-IR、透過型電子顕微鏡（TEM）、およびコンピューターシミュレーションによる分析に基づいて解析を進め、元素分析を名古屋大学分子・物質合成プラットフォームに依頼した。

２．実験（Experimental）

全自動元素分析装置（Perkin Elmer社製 2400II CHNS/Oを用い、CHNS分析では標準試料をとしてファニルアミドおよびシスチンを用い、O分析では標準試料としてアンチピリンを用いて測定を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）

新しいカーボンナノチューブ（CNT）ハイブリッド電極触媒を設計および合成し、それらの触媒が非常に高いOER（10 mA / cm2で1.55V）およびORR（E1 / 2 = 0.82 V vs RHE）性能を示すことを、その場電気化学X線回折（XRD）、構造分析ソフトウェア、その場電気化学FT-IR、透過型電子顕微鏡（TEM）、およびコンピューターシミュレーションによる分析に基づいて解析した。このような高性能は硫黄由来した格子欠陥に起因する。また、 FeIIIの自己ドープdp軌道を介して形成された空孔の存在も重要であった。ここでは、触媒中の硫化ニッケルにおける鉄ドーピングの役割についての解明した。さらに、触媒を使用して柔軟で再充電可能なZn空気および水電解性能を解析した。これらの電池は、1.9Vでそれぞれ0.66Vおよび237mA cm-2の電流密度の低い充放電過電圧ギャップを示した。これは、第一原理計算より反応メカニズムを解析し、触媒活性に対するカーボンナノチューブの効果を解明した。

４．その他・特記事項（Others）

元素分析の測定は、名古屋大学林育生氏に実施頂いた。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

なし

６．関連特許（Patent）

なし