合成-レアメタルフリー電極触媒の開発が進む-科学技術は人類と地球の未来を救う!最新の技術情報を分類し提供する総合サイト。これまで物質移動を容易にする目的で、中空かつ出入り口を有する構造のMOFが求められてきた。今回、母体となるMOFを合成し、新たな有機分子とともに再加熱して、穴の開いたカプセル状のMOF(オープンカプセルMOF)を初めて合成した。電極触媒として貴金属触媒に匹敵する高性能を示すことが分かった。この触媒は水電解や亜鉛-空気電池の電極に利用でき、水素エネルギー社会や次世代電池に貢献できると期待される。Society(DOI:10.1021/jacs.9b02417)に掲載された。社会の実現へ向けて、水素エネルギーや高性能バッテリーが重要なエネルギーシステムとして期待されている。これらを支える電極材料には、高価な白金に代表される、資源的な制約のあるレアメタルが使用されている。そのため、安価で資源的制約の少ないレアメタルフリーな材料の開発が求められている。して注目されるMOFのエネルギー分野への応用に取り組んできた。材料の組み合わせを選択することで、さまざまな構造のMOFを設計・合成し、高温焼成による機能性炭素材料の合成手法を開発した。図1に、今回開発したオープンカプセルMOFの合成法を示す。安価な鉄イオンとニッケルイオンを有機分子とともに溶媒中で加熱反応させて内部が詰まったMOFを合成する。それを、溶媒中で再び別の有機分子と反応させると、MOFの周りを新たな骨格構造が囲みながら同時にMOFの内部が溶出し中間体が形成される。その後、内部のMOFを完全に溶出させると、壁面だけに骨格構造を持つカプセル状のMOFが合成できる。このカプセル状MOFには穴(オープン)が開いており、外部から内部への物質移動が容易になると考えられる。gを貯蔵できることが分かった。これらの量は、これまで知られている貯蔵量の2倍以上であり、オープンカプセルMOFはポストリチウム電池や次世代電池として有望視されるリチウム‐硫黄電池やリチウム‐ヨウ素電池に応用できる可能性がある。図2に示すように、このカプセルは炭素を母体として鉄やニッケルがほぼ均一に分散しており、焼成時のこれら金属の触媒作用により炭素のグラファイト化が進み、さらに、導電性の高いCNTが形成され、それによってカプセル同士が連結し、触媒が高い導電性を有する。Vとなり、これまで報告されている電極触媒の中で最も小さいものの一つである。mA/cm2の電流値と高い耐久性を示した。亜鉛-空気電池の空気極として使用すると、市販の白金/炭素触媒をしのぐ活性と寿命を示した。用いた水電解システムを駆動させると、水から水素(H2)と酸素(O2)が発生する(図3)。レアメタルフリーで貴金属に匹敵する高性能を有し、水素エネルギーや次世代電池を支える電極触媒としての応用が期待される。今後は、持続可能な社会を支えるエネルギーシステムの実用化に貢献するため、MOFの精密設計技術と炭素材料化技術を基盤として、より高性能でレアメタルフリーな触媒開発を目ざす。(MOF)金属イオンと有機分子の引き合う力によって合成した配位高分子。ジャングルジムのような骨組みにより構成され、金属イオンと有機分子の組み合わせ次第で多用な形に変えることができる。電子材料やエネルギー材料への応用が期待されている。新たな炭素源であるメラミンを加えてMOFとともに高温焼成することで、MOFの炭素化と同時にその表面からCNTが形成される。負極に亜鉛、正極に酸素を用いる次世代電池として注目されている。合成手法(MOF利用)合成したMOFをアルゴンガス中で高温焼成することで、多様な構造をもつ炭素材料を合成する方法は世界に先駆けて産総研が開発した。焼成時、MOFに新たな炭素材料源を添加することで炭素材料間を連結したり、MOFの金属や新たに添加した金属、リン、硫黄、窒素などの異種元素を利用して炭素材料中へ元素ドーピングしたりすることができ、触媒などの機能性材料としての研究が世界中で進められている。実際に電気化学反応を行うときに、理論値より多く必要となる電圧。過電圧が小さいほどエネルギーロスが小さくなる。水を電気分解すること。V)をかけると、電極表面上で水素と酸素が発生する。ルテニウムやイリジウムなどのレアメタルが使用されている。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。テック・アイ技術情報研究所.。