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Research Results 研究成果

カーボンの中に金属が规则配列した触媒-颁翱2削减や燃料电池の白金代替に期待-

2017.07.25
研究成果Physics & ChemistryMaterialsTechnology

 东北大学多元物质科学研究所の西原洋知准教授、九州大学先导物质化学研究所の谷文都准教授、大阪产业技术研究所の丸山纯研究主任、兵库県立大学大学院工学研究科の松尾吉晃教授らを中心とする研究グループ)は、错体结晶のように规则正しい骨格构造をもち、その中に金属原子が埋め込まれた新规炭素系触媒を开発しました。
 金属有机构造体を含む错体结晶においては緻密な构造设计により高活性な触媒が开発されていますが、热や薬品に弱いことや导电性が无いといった欠点がありました。金属を含有する炭素系触媒では反対に、热や薬品に强く、导电性を持つ利点がありますが、构造が乱雑であるため活性を高くできないことが问题でした。今回の研究では、错体结晶のように规则的な构造をもつ金属含有炭素系触媒の合成ルートを発见しました。本手法により、触媒活性を発现する化学构造を持ちながら、炭素材料の利点である耐热性、耐薬品性、导电性を兼ね备えた新材料の合成が可能となるため、颁翱2転换触媒、燃料电池用の白金代替触媒をはじめとする様々な新规触媒の开発に繋がるものと期待されます。
 本成果は、平成29年7月24日(月)午前10時(イギリス時間)にNature Communication誌にてオンライン公開されました。

図1 (a) 従来の炭素系触媒の調製方法と、(b) 本研究の手法

図2 OCFの調製スキーム:(a) 前駆体の錯体結晶の構造、(b)は(a)を構成する錯体分子の構造、(c)は(a)の熱重合により生じる結晶性高分子の構造、(d)は(c)のTEM写真、(e)は(c)の炭素化により生じるOCFの構造、(f)は(e)のTEM写真。(a, c, e)の構造図中、炭素は黒色、窒素は緑色、水素は水色で示し、Niは紫色の球で表している。

図3 従来の错体系触媒および炭素系触媒と、翱颁贵の触媒としての比较

论文情报

,Nature Communications,
10.1038/s41467-017-00152-z

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