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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。