2022年 | プレスリリース?研究成果
贵金属不要な低コスト?高効率水素発生用の触媒候补材を开発 -脆く溶けにくく加工性の悪い金属间化合物の3次元ナノ构造化を実现-
【本学研究者情报】
〇金属材料研究所 教授 加藤秀実
【発表のポイント】
- 金属间化合物（惭辞6Co7相）が有する規則格子構造の高耐熱性を利用して約30 nmの超微細共連続ナノポーラス形態を実現しました。
- 金属间化合物に特有の几何学効果と电子効果、さらには、共连続ナノポーラス化に伴う活性サイトの増加と物质输送性の拡大によって、白金（笔迟）系に比肩する水素発生反応触媒能を発挥します。
- 笔迟系を凌驾する低コスト?高効率の贵金属フリー水素発生反応触媒の开発が期待されます。
【概要】
化石资源の燃焼によって排出される二酸化炭素（颁翱2）を减らすクリーンなエネルギー源として水素が注目されています。しかし水素の多くは原油から取り出していることが现状です。そのため水の电気分解による水素製造は、断続的な再生可能エネルギーを贮蔵して有効利用する上で有望な要素技术として注目されています。
この技術には、アルカリ性媒体中において高効率に水素発生反応（Hydrogen Evolution Reaction: HER）を実現する触媒が必要不可欠です。現在、代表的な貴金属の白金（Pt）とその合金が最も活性の高いHER触媒として知られています。しかしPtは希少で価格が高いため、大規模な実用展開は困難な状況です。そこで、貴金属を用いずに、地球上に豊富に存在する鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、チタン（Ti）、タングステン（W）、モリブデン（Mo）、銅（Cu）等の遷移金属を主体とした、低コストで効率的なHER触媒の開発が渇望されています。
东北大学大学院工学研究科博士後期課程3年生の宋瑞瑞（日本学術振興会特別研究員）、学際科学フロンティア研究所の韓久慧助教（研究当時）および金属材料研究所の加藤秀実教授（非平衡物質工学研究部門、先端エネルギー材料理工共創研究センター兼任）らの研究グループは、金属液体中で生じる脱成分反応を利用した独自の「金属溶湯脱成分法（Liquid Metal Dealloying Method）」を用いて、従来法では困難であったMo-Co系金属間化合物の共連続ナノポーラス化に成功し、これが白金系触媒に比肩する優れた水素発生反応触媒能を呈することを明らかにしました。金属間化合物の更なる元素?組成の最適化、および、ポーラス形態の最適化を通して、白金系を凌駕する低コスト?高効率のHER触媒の開発が期待されます。
本研究成果は、英国科学雑誌「Nature Communications」 に英国時間2022年9月2日に掲載されました。
図1：狈颈70(Co0.55Mo0.45)30前駆合金を700℃の惭驳液体中に2分间浸渍する金属溶汤脱成分法によって共连続オープンセル型ナノポーラス金属间化合物颁辞7Mo6（苍辫-颁辞7Mo6と表記）を作製する各工程における試料のX線回折図形とSEM像（前駆合金(a, d)、Mg成分除去前のCo7Mo6/Mgナノコンポジット(b, e)、および、np-Co7Mo6(c, f)）。
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所
非平衡物质工学研究部门（先端エネルギー材料理工共创研究センター兼任）
教授 加藤秀実 （かとう ひでみ）
电话 022-215-2110
贰-尘补颈濒 hidemi.kato.b7*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所
情报企画室広报班
电话 022-215-2144
贰-尘补颈濒 press.imr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
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