Mutil-phase interfacial design for developing low noble metal water electrolysis catalysts

开发低贵金属水电解催化剂的多相界面设计

• 批准号: 21H01661
• 负责人: 轟 直人
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01661/
• 关键词: 水電解; 酸素発生反応; 貴金属酸化物; 電極触媒; 界面; ルテニウム酸化物; 格子歪み; イリジウム酸化物

本年度は、RuO2/TiO2触媒の水電解酸素発生反応における触媒-担体-電解液三相界面の影響を評価するために、Nb:TiO2単結晶基板上に島状RuO2触媒が堆積したモデル触媒を用いた研究を行なった。RuO2触媒はアークプラズマ蒸着法を用いて作製し、原子間力顕微鏡(AFM)により基板の面方位に対応してRuO2が単結晶の島状構造を有していることを確認した。触媒特性評価は走査型電気化学顕微鏡(SECM)を用いて行なった。SECMにより作製したモデル触媒の形状像および酸素発生反応活性に起因する電流像を得ることに成功した。更に、島状構造の測定箇所によって酸素発生反応活性が著しく異なることを見出した。この違いを考察するため、走査型電子顕微鏡を用い、触媒表面よおび触媒/酸化物担体界面のミクロ構造解析を行なった。その結果、RuO2触媒が一部TiO2基板と固溶している箇所が確認された。興味深いことに、基板方向への固溶の深さが場所に大きく依存しており、ステップ-キンクなどのTiO2基板の表面欠陥が固溶度に影響していることが示唆された。SECMで観測された測定箇所によって異なる活性はRuO2のTiO2基板への固溶度の違いに起因すると考えられる。本年度の結果からは、本来想定していた触媒-担体-電荷液三相界面の影響を評価することができなかったが、偶発的に異相酸化物間の固溶とそれに応じた触媒活性の違いを明らかにすることができた。

This year, the RuO2/TiO2 catalyst hydrolyzate hydrolyzed acid has produced a negative impact on the three-phase interface of the catalyst-support-hydrolytic solution, and the thin-shaped RuO2 catalyst on the Nb:TiO2 crystal substrate has been used to study the use of the catalyst. The RuO2 catalyst was used in the steaming method, and the atomic force micrometer (AFM) was used to determine the orientation of the substrate. The surface orientation of the substrate was measured. The structure of the RuO2 was confirmed. The properties of the catalyst can be used in the electronic chemical micrometer (SECM). The shape of the SECM catalyst is similar to that of monosodium glutamate. The cause of the reaction is due to the effect of the electric current image. The determination of the acid production activity of the compound in the laboratory is related to the production of acid. The interface of the catalyst

项目成果

Electrochemical Stability of Stainless Steels-Made Alkaline Water Electrolysis Anodes Under Potential Cycle Loadings

潜在循环负载下不锈钢制碱性水电解阳极的电化学稳定性

• 发表时间: 2021
• 作者: Naoto Todoroki;Shinomiya Arata;Toshimasa Wadayama
• 通讯作者: Toshimasa Wadayama

RuO2/MO2/TiO2(110)(M=Sn, Ir)積層構造の酸素発生反応活性

RuO2/MO2/TiO2(110)(M=Sn,Ir)叠层结构的析氧反应活性

• 发表时间: 2022
• 作者: 轟 直人;工藤 龍太郎;林 謙汰;横井 瑞穂;和田山 智正
• 通讯作者: 和田山 智正

ナノ構造触媒層を形成したステンレス鋼電極の水電解酸素発生特性

纳米结构催化剂层不锈钢电极水电解产氧特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀内涼太郎;岩本知広;濱田賢祐;轟 直人
• 通讯作者: 轟 直人

Oxygen Evolution Activity of RuO2/MO2/TiO2(110) (M = Ir, Sn) Surfaces in Acidic Electrolyte

RuO2/MO2/TiO2(110) (M = Ir, Sn) 表面在酸性电解质中的析氧活性

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoto Todoroki;Ryutaro Kudo;Kenta Hayashi;Mizuho Yokoi;Toshimasa Wadayama
• 通讯作者: Toshimasa Wadayama

Surface microstructures and oxygen evolution properties of cobalt oxide deposited on Ir(111) and Pt(111) single crystal substrates

• DOI: 10.1002/elsa.202200007
• 发表时间: 2023-12-01
• 期刊: ELECTROCHEMICAL SCIENCE ADVANCES
• 作者: Todoroki，Naoto;Tsurumaki，Hiroto;Wadayama，Toshimasa
• 通讯作者: Wadayama，Toshimasa