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液相原子層堆積法に立脚した低温・低環境負荷セラミックスコーティング技術の開発

基于液相原子层沉积法的低温、低环境影响陶瓷涂层技术开发

基本信息

批准号：
20J11961
负责人：
谷口有沙子
金额：
$ 1.09万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

二年目は、次の2テーマを中心に研究を進めた。研究1：交互積層法によるNi(OH)2/FeOOHナノヘテロ構造の構築と触媒活性の制御研究1では、シンプルな交互積層法を用いて優れた酸素生成触媒活性を示すNi(OH)2/FeOOHナノヘテロ構造体の作製を行った。本手法では、まず親水化処理を施した基板を75℃に加熱した原料溶液に10秒間浸漬することで、基板表面に金属イオンを吸着させた。続いて、水洗後、75℃に加熱したKOH溶液に10秒間浸漬することで、吸着金属イオンとOH-との反応により水酸化物層を析出させた。以上を1サイクルとして、サイクル毎にNi, Fe溶液を任意に選択し、膜中のNi(OH)2層、FeOOH層の積層構造を制御することで、大幅な触媒活性の増強が見られた。また、Fe2+溶液を用いて製膜することが高触媒活性を得るために重要な要因であることを明らかにした。研究2：電気化学堆積法によるNi(OH)2/FeOOHヘテロ積層膜の作製と酸素生成触媒への応用研究2では、Ni(OH)2とFeOOHからなるヘテロ構造体の作製手法として、電気化学堆積法（ED法）に着目した。本手法は、一般に導電性基板上に金属水酸化物層を簡便、迅速かつ大面積に堆積することができる。ここでは、2段階のED法を用いて、触媒活性増強効果を有するNi(OH)2/FeOOH二層触媒の作製を試みた。FTO基板を負極、ステンレス板を正極としてFe溶液中で3 V定電圧を印加することにより、FTO基板上に水酸化鉄層を堆積した。続いて、Ni溶液中で同様の電析処理を行うことで、水酸化鉄層上に水酸化ニッケル層を堆積した。FeOOH層がNi(OH)2層によって完全に被覆された場合、最も高い触媒活性を得た。本研究で作製した触媒は、最先端のNi(OH)2/FeOOH触媒が示す値と同等以上の低過電圧、高耐久性を示した。

2 years ago Study 1: Study on the construction and catalytic activity of Ni(OH)2/FeOOH catalyst structure by the alternating layer method 1: Study on the construction and catalytic activity of Ni(OH)2/FeOOH catalyst structure by the alternating layer method. The method comprises heating the substrate to 75 DEG C, immersing the substrate in the raw material solution for 10 seconds, and adsorbing the metal on the substrate surface. After washing, heating at 75℃ in KOH solution for 10 seconds, the metal is adsorbed and the acid layer is precipitated. The Ni and Fe solution can be selected arbitrarily, and the Ni(OH)2 layer and FeOOH layer in the film can be controlled. Therefore, the catalyst activity can be greatly increased. The important reason for high catalytic activity is that Fe2 + solution is used to prepare films. Study 2: Preparation of Ni(OH)2/FeOOH multi-layer film by electrochemical deposition method and application of catalyst for acid generation Study 2: Preparation method of Ni(OH)2/FeOOH multi-layer structure by electrochemical deposition method (ED method) The method is simple and quick to deposit a metal hydrate layer on a general conductive substrate. The preparation of Ni(OH)2/FeOOH two-layer catalyst was studied. FTO substrate electrode, temperature plate electrode and Fe solution with constant voltage of 3 V Electrolysis treatment of the same substance in Ni solution is carried out. Hydrolysis layer is deposited on the iron layer. FeOOH layer Ni(OH)2 layer is completely coated, and the highest catalytic activity is obtained. In this study, Ni(OH)2/FeOOH catalyst has been prepared, and the most advanced Ni(OH)2/FeOOH catalyst has been shown to have low overvoltage and high durability.

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Aqueous phase layer-by-layer deposition of crystalline hematite thin films without post-growth annealing

无需后生长退火的结晶赤铁矿薄膜的水相逐层沉积

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Asako Taniguchi;Yuta Kubota;Nobuhiro Matsushita;Kento Ishii;Tetsuo Uchikoshi; Yoshikazu Suzuki
通讯作者：
Yoshikazu Suzuki

Two-Step Electrochemical Deposition of Ni(OH)2/FeOOH Bilayer Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction

DOI：
10.1016/j.matlet.2022.132118
发表时间：
2022-03
期刊：
Materials Letters
影响因子：
3
作者：
Asako Taniguchi;Kento Ishii;Thi Kim Ngan Nguyen;T. Uchikoshi;Y. Kubota;N. Matsushita;Yoshikazu Suzuki
通讯作者：
Asako Taniguchi;Kento Ishii;Thi Kim Ngan Nguyen;T. Uchikoshi;Y. Kubota;N. Matsushita;Yoshikazu Suzuki

水溶液を用いた交互反応法によるヘマタイト薄膜のナノスケール成長制御

水溶液交替反应法控制赤铁矿薄膜纳米级生长