前駆体集積法によるペロブスカイトナノ構造体の合成と革新的電解プロセスへの応用

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2021年度の研究で，前駆体集積法による多様な複合酸化物ナノ粒子の合成方法を確立した。従来までの特別な反応条件を必要とする複合酸化物合成方法と比較して，前駆体集積法では金属塩の溶液をナノカーボンに浸漬，乾燥，焼成するだけで容易に複合酸化物を合成できることを明らかにした。2022年度では前駆体集積法で調製した複合酸化物の電極触媒としての活性を評価した。前駆体集積法は非常にシンプルな合成方法にもかかわらず，合成した複合酸化物は水からの酸素発生反応（OER）に有効な電極触媒として機能することが明らかとなった。とくにNiとFeからなる電極触媒が高いOER活性を示し，酸化物とナノカーボンの複合材料とすることで従来の貴金属触媒に匹敵する優れた電極触媒になることを見出した。触媒のキャラクタリゼーションから，NiとFeが近接して存在することが示唆され，この異種金属の近接構造が電極触媒として高活性を示した要因であると考察した。また，前駆体集積法でナノカーボン上に金属硝酸塩を固定化すると，加熱処理を行わなくても，反応溶液（塩基性の水溶液）に浸漬するだけでNiFe複合水酸化物を形成し，これが高いOER活性を示すことが明らかとなった。触媒の構造や電気化学的性質は，さまざまな分光学的手法や電気化学測定により特徴づけた。以上，前駆体集積法で合成した複合酸化物触媒が高い水の活性化能力をもつことを明らかにし，今後は水の活性化過程を利用した新たな反応系の創出を目指す。