要点
- 炭素のみでは触媒活性がほとんどないと考えられているが、欠陥構造の形成が高い触媒活性をもたらすことを発見
- 電気化学測定前後の不純物評価により、不純物による活性ではないことを確認
- 燃料電池などの貴金属に代わる触媒として有望
概要
東京工業大学大学院総合理工学研究科の脇慶子准教授らは、欠陥構造を導入した多層カーボンナノチューブが燃料電池や金属空気電池などの空気極（正極）に応用可能な高い触媒活性を持つことを見出した。金属酸化物微粒子の触媒活性を利用してカーボンナノチューブ表面にナノオーダの細孔を形成•制御することを実現した。この構造はカーボンナノチューブの新たな触媒活性や貯蔵特性を付与し、多方面への応用が期待される。
欠陥構造導入後の多層カーボンナノチューブに金属不純物はほとんど残っていなかったことから、多層カーボンナノチューブの高い触媒活性は不純物によるものではなく、人工的に形成した欠陥構造によるものであることを確認した。
燃料電池などの触媒は資源的に希少で高価な白金が使われている。このため、カーボンに金属や窒素を添加した触媒などの研究成果が報告されているが、触媒活性のメカニズムはまだ解明されていなかった。
図: (a)活性測定後のDMWNT-Ar900の透過型電子顕微鏡像 (b)拡大像
(c)HAADF イメージ (d)電子エネルギー損失分光スペクトル(EELS)
論文情報
Non-nitrogen doped and non-metal oxygen reduction electrocatalysts based on carbon nanotubes: mechanism and origin of ORR activity
Keiko Waki, Raymond A. Wong, Haryo S. Oktaviano, Takuya Fujio, Takuro Nagai, Koji Kimoto and Koichi Yamada, Energy Environ. Sci., 2014, Advance Article
DOI: 10.1039/C3EE43743D
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総合理工学研究科 創造エネルギー専攻
准教授 脇 慶子
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