ヘテロ多核金属錯体を用いた高活性燃料電池触媒の開発

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これまでに高活性燃料電池触媒の開発を目標とした、白金電極触媒の研究が活発に行われてきた。白金は希少金属であるために、微粒子化してカーボン上に担持させたものが一般に研究対象として用いられている。直接型メタノール燃料電池において、白金微粒子はメタノール酸化反応を触媒するが、反応中間体である一酸化炭素が白金表面に吸着し、その活性を下げることが問題となっている。これについてはルテニウムなど異種金属との合金化を行うことにより、表面被毒分子を完全酸化し除去できることができるが、単純に二種類のメタルソースから金属を析出させても、原子レベルで均一に混合した合金層の作製は困難である。本研究ではPt:Ru比1:1のPt-Ruヘテロ二核錯体などを原料として合金ナノ粒子を調製することにより、均一な二元系触媒の作製を目標としている。本年度は金電極上に担持したヘテロ二核錯体の吸着および分解による微粒子の析出について検討した。具体的にはPt-RuあるいはPt-Pt2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole錯体を合成し、原料とした。これら錯体希薄溶液に金(lll)単結晶を浸漬し、錯体を吸着させた。STMおよびXPS測定より金属多核錯体の吸着を確認した。ついで、このように作製した分子層修飾金電極を作用極とし、0.1M過塩素酸水溶液中で1450mVを印加後、水素発生領域に電位をシフトさせると、水素発生電流が流れた。すなわち電気化学的酸化により錯体が酸化により分解し、中心金属である白金が析出し、水素発生触媒としての活性が顕著に増加した。今後は、上記Pt-Ru錯体を炭素電極上に吸着させ、メタノール酸化触媒活性の評価を電気化学測定を用いて行う。また、PtRu微粒子はCOが反応中間体となる反応に対して触媒活性が高いと考えられるため、ギ酸の酸化反応などにも適用する予定である。