ナノ混相組織の微視的な偏りを利用したアノード酸化による複合型多孔質電極材料の創製

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本研究はめっき膜のアノード酸化およびポスト熱処理により生成する特有のナノ粒子複合多孔質膜の生成メカニズムを解明し、この知見を元に設計した複合型多孔質膜を高機能な酸素電極材料として応用可能かを検証する事を目的としている。本年度はFe-Niめっき膜上のアノード酸化皮膜がポスト熱処理によりNi濃縮ナノ粒子/多孔質複合構造へ変換される理由について調べた。当初、複合構造への変換はめっき膜の微細な金属組織に起因すると想定されたが、結晶粒径の大きなめっき膜上に生成した皮膜を熱処理した場合にもNi濃縮ナノ粒子の生成が確認され、金属組織の微細さは複合構造への変換の主因ではないものと推察された。一方、熱処理雰囲気を変えることで、Niの局所的な濃縮すなわちナノ粒子の生成が抑制されることが判明した。この結果はポスト熱処理時における多孔質膜内部の軽元素の脱離や酸素への置換が、Ｎｉ濃縮ナノ粒子の生成に寄与する可能性を示唆しており、今後はアノード酸化皮膜が含有する軽元素の違いにも着目して研究を継続する。生成したナノ粒子複合型多孔質膜は、同様の条件で溶製Fe-Ni合金上に生成する非複合型多孔質膜と比較して、高い酸素発生反応（ＯＥＲ）電極特性を示した。複合型多孔質膜は非複合型多孔質膜と比較して、電気化学的活性表面積が大きく、このことが優れたOER電極特性に寄与しているものと考えられる。この理由としては溶製Fe-Ni上の多孔質膜と比較して、めっき膜上の多孔質膜は電気抵抗が低いためであると推察され、Fe-Ni合金めっき膜のアノード酸化により、通常の溶製合金のアノード酸化では達成できない高機能な電極材料を作製できる可能性が示された。