Creating new catalyst materials using boron monosulfide nanosheets

使用一硫化硼纳米片创建新型催化剂材料

基本信息

批准号：
22K18964
负责人：
近藤剛弘
金额：
$ 4.16万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18964/
关键词：
硫化ホウ素ホウ素触媒 2次元物質電極触媒

项目摘要

本研究の目的は，我々が世界で初めて単離生成を実現した新規二次元物質である硫化ホウ素シートを基軸に用い，新しい触媒材料群を創出することです。硫化ホウ素シートは二硫化モリブデンのモリブデン原子を二つのホウ素原子で置換した結晶構造を持つ二次元物質です。本年度の研究により、硫化ホウ素シートが積層した菱面体硫化ホウ素をグラフェン粉末と１：２の質量比で混合すると、アルカリ中での酸素生成反応に対する電極触媒活性が市販のRuO2よりも高い性能を示すことを見出しました。耐久性や繰り返し特性も優れており、X線回折、ラマン散乱分光、X線光電子分光、走査電子顕微鏡観察などから、使用前後で組成や構造に大きな変化が無いこともわかりました。一方で100時間などの長時間使用をすると生成酸素ガスの吹き出しなどの影響と思われる電極からの触媒剥離が起こり、性能が劣化することもわかりました。これを防ぐためにニッケルフォームを用いて触媒を担持したところ100時間でも性能が劣化せず高い触媒性能が維持されることがわかりました。さらに東工大の宮内研究室との共同研究で菱面体硫化ホウ素が様々な優れた光触媒としての機能を有していることが示されました。来年度はこれらの本年度見出した新しい優れた触媒特性に着目し、触媒活性を決める部位や触媒反応メカニズムを明らかにし、更なる性能向上への材料設計指針とすることで本研究で見出した新しい触媒材料の性能をさらに向上させてまいります。

这项研究的目的是使用硼硫化物板创建一种新的催化剂材料，这是世界上首款已经隔离和生产的新型新型二维材料。硼硫化物片是一种具有晶体结构的二维材料，其中二硫化钼原子被两个硼原子代替。今年的研究发现，当用硫化硼层层状菱形硫化物与石墨烯粉末混合以1：2的质量比时，碱性产生反应的电催化活性比市售的RUO2表现出更高的性能。它具有出色的耐用性和可重复性，并且从X射线衍射，拉曼散射光谱，X射线光电子光谱和扫描电子显微镜观察中，也发现使用前后的组成或结构没有显着变化。另一方面，还发现，如果使用该产品长时间（例如100小时），则将催化剂从电极上剥离，该电极被认为会受到产生的氧气吹动的影响，从而导致性能恶化。为了防止这种情况，使用镍泡沫支持催化剂，发现该性能在100小时内没有恶化，并且保持了高催化剂的性能。此外，与东京理工学院的Miyauchi实验室的联合研究表明，菱形硼硫化物的作用是多种优秀的光催化剂。明年，我们将重点关注今年发现的这些新的和出色的催化剂特性，阐明确定催化活性和催化反应机制的地点，并将其用作材料设计的指南，以进一步提高这项研究中发现的新催化剂材料的性能。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

典型元素で構成される新しい機能性物質の開拓

开发由典型元素组成的新型功能材料

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Goto Kazuho;Shin-ichi Ito;Takeshi Fujita;Hideo Hosono;Shin-ichi Orimo;Takahiro Kondo;Takahiro Kondo;Takahiro Kondo;Takahiro Kondo;近藤剛弘
通讯作者：
近藤剛弘

酸素生成反応触媒材料、組成物、複合体

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