炭化タングステン合成に及ぼすカーボン担体の影響とその水素発生触媒活性

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前年度は、炭化タングステン担持量とHER活性との関係を調査し、炭化タングステンの担持量には最適値が存在すること、その最適値は小さな粒子径の方が大きいことを明らかにした。最適値を持つことは、この触媒のHER活性が炭化タングステンの露出表面積に依存することと解釈した。今年度は、カーボン担体に含まれる窒素量と炭化タングステン粒子径の関係を調査した。これまでにカーボン担体中に窒素が含まれている場合に炭化タングステンが微粒子化する傾向があることは把握していたが、窒素量が炭化タングステンの粒子径に与える影響は不明であった。そこで、処理時間を変えた窒素プラズマドーピングにより、窒素導入量を0.3～11 at. %の範囲でコントロールしたカーボン担体を調製し、窒素量と炭化タングステン粒子径の関係を明らかにすることを目的とした検討を進めた。得られた炭化タングステン触媒の粒子径は窒素導入量に伴い減少し、このとき水素発生触媒活性は増加した。つまり、高活性WxC担持カーボン触媒を得るためには、高担持量を実現するための微粒子化が望ましい。そして微粒子化のためには、カーボン担体が10 at. %以上の窒素を含むことが必要であると結論した。