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CNT先端に存在する金属ナノ粒子の触媒化学への応用

碳纳米管尖端金属纳米粒子在催化化学中的应用

基本信息

批准号：
10J02064
负责人：
井口敏行
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02064/
关键词：
カーボンナノチューブ Pt

项目摘要

カーボンナノチューブ(CNT)が,その構造に由来する特異な物理的・化学的性質を有しており触媒などの機能性材料への応用が検討されている.本研究ではカーボンブラック(CB)に担持したPtナノ粒子上でのエチレン分解によりPtナノ粒子を先端もしくは末端に持つCNTを調製できることを見出している.そこでこのCNTを生成させたCB担持Pt触媒を固体高分子形燃料電池(PEFC)のカソード触媒への応用を検討した.PEFCカソード触媒では通常CB担持Pt触媒が利用されているが,PEFCの長時間の運転によりPtナノ粒子同士が凝集し活性が低下することが問題とされている.CBに担持されたPt粒子上でエチレン分解によりCNTを生成させた場合,Ptナノ粒子は各々がCNTの壁面で隔離されているため,PEFC運転下でも高い耐久性を示すと考えた.そこでCB担持Pt触媒上でエチレン分解によりCNTを生成させた触媒,およびCNT未生成触媒の電気化学的活性を評価した.電気化学的活性の評価は三電極式電気化学セルを用いた.触媒の耐久性を確認するために,電位変動サイクルに伴うPtの電気化学的活性表面積の変化を観察した.CNT未生成触媒では電位変動に伴いPtの電気化学的な活性表面積は単調に低下する一方,CNTを生成させた触媒ではPtの電気化学活性表面積は維持された.この結果から,CNTの壁面により隔離されたPt粒子の安定性は高いと考えられる.しかし,CNT生成した触媒の耐久性試験における初期の活性表面積は低かった.CB担持Pt触媒上にCNTを生成させるためにエチレン分解を行ったが,この際CB上のPt粒子がアモルファス炭素により被覆されてしまったことが電極活性低下の原因であり,この被覆した炭素の生成を抑制できれば活性,安定性の優れたPEFCカソード触媒を調製できると考えている.

The structure of CNT is derived from its unique physical and chemical properties, and its functional materials are used as catalysts. In this study, we investigated the effects of CNT modulation on Pt particles and its decomposition. In this case, the CNT generation is discussed in detail. In general, CB supports Pt catalysts for solid polymer fuel cells (PEFC). In this case, the CNT generation is discussed in detail in detail. In general, CB supports Pt catalysts for use in PEFC. In this case, the CNT generation is discussed in detail in detail. Pt particles are isolated from CNT walls, indicating high durability under PEFC operation. In addition, the electrochemical activity of CB supported Pt catalyst for CNT formation and CNT decomposition was evaluated. Evaluation of electrochemical activity and application of three-electrode electrochemistry. The durability of the catalyst was confirmed. The change in the electrochemical active surface area of Pt was observed when the potential was changed. The electrochemical active surface area of Pt was decreased when CNT was not generated. As a result,CNT walls isolate Pt particles and the stability of Pt particles is high. The active surface area of CNT formation and catalyst durability test in the early stage was low. CNT formation and carbon decomposition occurred on Pt supported CB catalyst, and Pt particles on CB were coated with carbon. The reason for low electrode activity was that carbon formation was inhibited by coating. PEFC is a good catalyst for stability.