窒素ドープカーボン電極触媒の電子状態と反応機構，それに基づく触媒設計

DOI Web Site Web Site 参考文献13件
  • 武安 光太郎
    筑波大学数理物質系物質工学域 筑波大学エネルギー物質科学研究センター 筑波大学ゼロCO<sub>2</sub>エミッション機能性材料開発研究センター
  • 中村 潤児
    筑波大学エネルギー物質科学研究センター 九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 三井化学カーボンニュートラル研究センター

書誌事項

タイトル別名
  • Electronic Structure and Reaction Mechanism on Nitrogen-doped Carbon Electrode Catalysts and Design of Catalyst Based on the Mechanism
  • チッソ ドープカーボン デンキョク ショクバイ ノ デンシ ジョウタイ ト ハンノウ キコウ,ソレニ モトズク ショクバイ セッケイ

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抄録

<p>Nitrogen-doped carbons are plausible candidates for alternative catalysts of platinum-based catalysts for oxygen reduction reaction (ORR). Although nitrogen-doped carbons are highly active in alkaline media, the activities critically decrease under acidic conditions in fuel cells. To overcome the problem, we have investigated the reaction mechanism based on the electronic structures by using model catalysts. On the active site of pyridinic nitrogen (pyri-N), we have reported that O2＋pyri-NH＋＋e－→O2a＋pyri-NH governs the ORR activities, where the adsorbed O2 make a bond with an electron doped into π* orbital of the carbons. In the elementary step, the hydration of pyri-NH＋ decreases the redox potential and resultantly the ORR activity. Therefore, we designed a nitrogen-doped graphene catalysts with higher hydrophobicity to prevent the hydration. To compensate the decreased conductivity, we introduced a proton-conductive particles. Thus, the compatible hydrophobicity and proton conductivity achieved the highest activity as a metal-free ORR catalyst.</p>

収録刊行物

  • 表面と真空

    表面と真空 66 (1), 10-15, 2023-01-10

    公益社団法人 日本表面真空学会

参考文献 (13)*注記

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