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三次元立体・多孔質構造を有するカルコゲナイド系水素発生電極の創製と活性点解明

具有三维多孔结构的硫属化物基产氢电极的创建及活性位点的阐明

基本信息

批准号：
20K05698
负责人：
北沢信章
金额：
$ 2.5万
依托单位：
防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、三次元・立体構造を有する多孔質金属メッシュ表面に非晶質カルコゲナイドナノ構造体を合成するための新規な材料プロセスを開発し、水分解に関与する活性点を明らかにすることによって、高効率水分解電極を創製するための新しい物質・材料化学を切り開くことである。令和４年度の研究では、水熱法によって合成された(Ni,Co)(OH)2ナノワイヤー集合体を硫化処理することによってNiCo2S4ナノワイヤー集合体を合成し、それらの基礎物性を明らかにすることを目的とした。水熱法によってニッケルメッシュ表面上に合成された(Ni,Co)(OH)2ナノワイヤー集合体を硫化ナトリウム水溶液に浸漬する硫化処理を常温で行うと、アニオン交換反応により水酸化物から硫化物へ構造変化が生じたと推察される試料の黒化が認められた。さらに、硫化処理によってもナノワイヤー構造を保持していること、M-S結合(M = Ni,Co)が形成されていることが電子顕微鏡観察およびラマン分光測定から認められた。しかしながら、硫化処理によるこれらの現象は、コバルトイオンの還元による金属コバルト生成、および、ニッケルメッシュから溶出したニッケルイオンと硫化物イオンおよび水酸化物イオンとの反応生成物であるNi2S3、Ni(OH)2のナノワイヤー表面への析出によるものであることがX線回折測定から明らかとなった。以上の結果から、硫化ナトリウム水溶液を用いた常温での硫化処理では(Ni,Co)(OH)2ナノワイヤー集合体からNiCo2S4ナノワイヤー集合体が得られない結果となってしまった。

The purpose of this research project is to develop new materials for the synthesis of amorphous structures on porous metal surfaces, for the development of active sites for water decomposition, for the creation of high efficiency water decomposition electrodes, and for the development of new materials for material chemistry. The research of Ling and 4 years is to synthesize (Ni,Co)(OH)2 aggregates by hydrothermal method, to synthesize NiCo2S4 aggregates by hydrothermal method, and to clarify the basic physical properties. Hydrothermal method: synthesis of (Ni,Co)(OH)2 aggregates, sulfurization of aqueous solutions, sulfurization at room temperature, exchange of sulfides, structural transformation of samples, and detection of samples. In addition, the sulfurization treatment is used to maintain the structure of the metal, and the M-S combination (M = Ni,Co) is formed. The phenomenon of sulfur treatment is that the metal is dissolved, the sulfur is dissolved, and the reaction product is Ni2S3 and Ni(OH)2. The above results show that the sulfurization of (Ni,Co)(OH)2 in aqueous solution at room temperature results in the sulfurization of (Ni,Co)(OH)2 in aggregate NiCo2S in aggregate.