Scaling effect of pi conjugated electrons in ORR activity of N-doped graphene

N掺杂石墨烯ORR活性中π共轭电子的缩放效应

• 批准号: 22K04919
• 负责人: 武安 光太郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04919/
• 关键词: 燃料電池正極触媒; 窒素ドープカーボン触媒; 反応機構; 燃料電池; 酸素還元反応; 表面反応; 反応メカニズム

2022年度は、in-situ CARS装置の立ち上げと、分子系窒素ドープカーボンモデル触媒における反応メカニズムの研究を推進した。まず前者については、窒素ドープカーボン触媒の反応中間体を直接観測するために、in-situ コヒーレントアンチストークスラマン散乱（CARS）装置の開発を行った。8の字型の光ファイバー系共振器を組み、受動モード同期により、中心波長1570 nm、繰り返し周波数47MHzのパルスレーザー列を生成した。このレーザーを２経路に分岐させ、１経路の光はアンプし、もう１経路の光は、同時に複数の振動モードを測定するために高非線形ファイバーを通過させて広帯域化した。その結果、波長1100 nm~2100 nmに分布する広帯域光を生成することに成功した。今後、CARS信号を生成し、窒素ドープカーボン触媒の反応解析へと応用する。また、分子系窒素ドープカーボンモデル触媒における反応メカニズムを、電気化学的手法、電子状態の観測から調べた。モデル触媒の表面状態について観察した結果、酸塩基平衡を考慮した立ち上がり電位を決める素過程が、電気化学測定の結果を再現した。このことから、pyri-Nの酸塩基平衡によって立ち上がり電位を決める素過程が切り替わることが明らかとなった。また、酸電解液中で活性低下するのはイオン性のpyri-NH+が水和安定化することで反応中間体のpyri-NH生成電位が下がるためであった。つまり、窒素ドープカーボン触媒の活性向上には活性点近傍の疎水性を高めることでpyri-NH+の水和を防ぐことが重要であることがわかった。

2022 annual は, the in - situ CARS device の made ち げ と element, molecular smothering ド ー プ カ ー ボ ン モ デ ル catalyst に お け る anti 応 メ カ ニ ズ ム を の research advance し た. ま ず former に つ い て は, smothering ド ー プ カ ー ボ ン catalyst の anti 応 intermediates を 観 directly measuring す る た め に, the in - situ コ ヒ ー レ ン ト ア ン チ ス ト ー ク ス ラ マ ン scattered (CARS) device の open 発 を line っ た. 8 の font の light フ ァ イ バ ー series resonator を み, by moving モ ー ド period に よ り, central wavelength of 1570 nm, Qiao り return し cycle for 47 MHZ の パ ル ス レ ー ザ ー column を generated し た. こ の レ ー ザ ー を 2 に 経 road divides さ せ way, 1 経 の light は ア ン プ し, も 1 の 経 road light は う, at the same time に plural の vibration モ ー ド を determination す る た め に high nonlinear フ ァ イ バ ー を through さ せ て hiroo 帯 domain change し た. Youdaoplaceholder0 そ results: the に distribution of する regional light with wavelengths ranging from 1100 nm to 2100 nm を generates する とに とに とに successfully た た. In the future, the CARS signal を is used to generate <s:1>, and the nitrogen ド プカ プカ ボ ボ catalyst <s:1> reverse 応 analysis へと応 is carried out by する. ま た element, molecular smothering ド ー プ カ ー ボ ン モ デ ル catalyst に お け る anti 応 メ カ ニ ズ ム を, electric 気 chemical technique, electron state の 観 measuring か ら adjustable べ た. モ デ ル catalyst の surface state に つ い て 観 examine し た results, acid salt balance を し た stand on ち が り potential を definitely め る determined process が, electric 気 chemical の results を reappearance し た. こ の こ と か ら, pyri - N の acid salt balance に よ っ て stand on ち が り potential を definitely め る element が り cutting process for わ る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, acid electrolyte low activity of で す る の は イ オ ン sex の pyri - NH + が water and stabilization す る こ と で anti 応 intermediates の pyri - NH generate potential が が る た め で あ っ た. つ ま り, smothering ド ー プ カ ー ボ ン catalytic activity の upward に は active point nearly alongside の 疎 high water-based を め る こ と で pyri - NH + の を and water proof ぐ こ と が important で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

Cu系触媒によるCO2からのメタノール合成反応のエネルギーダイアグラム

使用 Cu 基催化剂从 CO2 合成甲醇反应的能量图

• 发表时间: 2022
• 作者: 津田光葉;中村潤児;藤谷忠博;近藤剛弘;澤樹保隆;小島隆聖;武安光太郎
• 通讯作者: 武安光太郎

窒素ドープグラフェン酸素還元反応触媒の疎水性効果とプロトン伝導

氮掺杂石墨烯氧还原反应催化剂的疏水效应与质子传导

• 发表时间: 2022
• 作者: 本間海斗;藤田翔子;遠藤悠人;Singh Santosh;武安光太郎;伊藤滋啓;森永隆志;中村潤児
• 通讯作者: 中村潤児

CO2還元における混成電位駆動型反応の検証

验证混合电势驱动的二氧化碳还原反应

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮本尚人;片根優太;武安光太郎;中村潤児
• 通讯作者: 中村潤児

酸素還元触媒およびその製造方法

氧还原催化剂及其制造方法

• 发表时间: 2022

Au/TiO2触媒上のCO酸化における混成電位駆動型反応の検証

Au/TiO2 催化剂上 CO 氧化混合电势驱动反应的验证

• 发表时间: 2022
• 作者: 内澤謙昇;武安光太郎;中村潤児
• 通讯作者: 中村潤児