Design and Energy-Related Functions of Highly-Ordered Metal Chalcogenide Hybrids

点击翻译按钮获取中文摘要

脱炭素社会の構築に向け、エネルギー変換・貯蔵デバイスの開発が求められている。酸素生成/還元反応は、金属空気電池や燃料電池、水素製造のための水電解のキー反応であり、貴金属を用いない触媒の開発が急務である。本研究では新規金属酸化物材料を合成し、エネルギー機能材料としての応用を試みた。電気化学法により、コバルト酸化物およびニッケルコバルト酸化物複合体をニッケルフォーム基材上に作製した。この物質のキャラクタリゼーションは終了したが、機能に関するデータはまだ得られていない。次にマンガンタングステン酸化物をポリオール法により合成した。同様にして、コバルトおよび鉄タングステン酸化物を合成した。比較のため、従来の水熱法により、マンガンタングステン酸化物を合成した。これらのサンプルはＸ線回折、走査型電子顕微鏡、Ｘ線光電子分光法によりキャラクタリゼーションを行った。電気二重層容量より電気化学活性表面積(ECSA)を測定したところ、ポリオール(P)法マンガンタングステン酸化物の方が水熱法(H)のそれよりもはるかに大きなECSAをもつことが分かった。次に酸素還元反応に対する触媒活性を測定した。PサンプルはHサンプルよりも過電圧が小さい。また、マンガンタングステン酸化物はコバルトや鉄タングステン酸化物よりも高い活性を示した。この結果は、マンガンとタングステン間の金属－金属dバンド電子遷移、酸素欠陥の導入による高い電子伝導性、大きな電気化学活性表面積によりもたらされたと結論した。今回得られたマンガンタングステン酸化物は他の金属タングステン酸化物の合成に寄与するものであり、酸素還元反応や他の電気化学応用に有望だと言える。