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Construction of active sites with dual site adsorption on nanosheet edges and facet-controlled nanoparticles

在纳米片边缘和面控制纳米颗粒上构建具有双位点吸附的活性位点

基本信息

批准号：
22K05295
负责人：
北野翔
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hokkaido University
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-22K05295/
关键词：
ナノシート形状制御電気化学界面酸素発生反応

项目摘要

酸素発生反応(OER)は多くの電気化学システムにおいて重要なアノード反応だが、大きな過電圧を必要とするため高活性触媒の開発が望まれる。近年、反応サイトに加えて吸着サイトへ同時に中間体を吸着させるデュアルサイト吸着型活性点がOERに有効であることが報告されたが、未だその活性は不十分である。本研究では、エッジが反応サイトである層状複水酸化物(LDH)ナノシートと、全ての表面が同じ結晶面から成る形状制御金属ナノ粒子を複合化することで、構造制御されたデュアルサイト吸着型界面活性点を構築する。反応サイトおよび吸着サイトにおける中間体の吸着エネルギーの影響を系統的に解明し、高効率なOER活性点の設計指針の確立を目指す。本年度は、表面の結晶面が（100）面である立方体と（111）面である八面体のPdナノ粒子を合成し、分散液として保存した。いずれの粒子もfcc構造を有しており、粒径20 nm程度であることがわかった。ナノシートの合成においては、前駆体であるNiとFeを含むLDHを合成した後、これにアニオン交換と剥離処理を行うことで、金属水酸化物ナノシートをコロイド分散液として合成した。LDHは板状の形状を有しており、これを剥離して得られた金属水酸化物ナノシートは、幅10 nm程度に微細化されたことがわかった。それぞれの分散液を混合することで、複合触媒を合成した。TEM観察から、いずれの形状制御Pdを用いた複合触媒においても、Pdナノ粒子の表面に水酸化物ナノシートが担持されたことがわかった。合成した触媒を用いて、アルカリ水溶液中におけるOERを行ったところ、いずれの複合触媒も水酸化物ナノシート単独よりも高い活性を示すことがわかった。OERにおいては、水酸化物ナノシートの金属種が活性点であるため、複合化によって活性点の電子状態が変化したことが高活性化の原因であると考えられる。

Acid generation reaction (OER) is an important component of many electrochemical systems, and it is necessary to develop highly active catalysts. In recent years, the adsorption of intermediates has been reported to be active in OER. In this study, the structure of LDH was studied. The structure of LDH was studied. To clarify the influence of adsorption on reaction and adsorption of intermediates and to establish design guidelines for high efficiency OER active sites. This year, the crystal plane of the surface is (100), the cubic surface is (111), and the octahedral particles are synthesized and stored. The particle size is about 20 nm. The synthesis of Ni and Fe in the precursor is followed by the exchange of Ni and Fe in the precursor and the separation of Ni and Fe in the precursor. The LDH plate shape has been reduced to 10 nm. The mixture of the dispersion solution and the composite catalyst was synthesized. TEM observation of the shape of Pd particles in the composite catalyst The synthesis of catalyst in aqueous solution, the use of OER in aqueous solution, the use of complex catalyst in aqueous solution, the use of high activity, the use of high activity. The reason why OER is highly active is that the metal species of OER are highly active.