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J-GLOBAL ID：201602282862381596   整理番号：16A0662822

脱フッ素化支援ナノチューブ置換により合成した窒素ドープ単層カーボンナノチューブ電極触媒の効率性と長期耐久性

Efficiency and long-term durability of a nitrogen-doped single-walled carbon nanotube electrocatalyst synthesized by defluorination-assisted nanotube-substitution for oxygen reduction reaction

著者 (10件)： Yokoyama Koji (Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University, Aoba 6-6-20, Aramaki, Aoba-ku, Sendai 980-8579, Japan. [e-mail]) ,  Yokoyama Shun ,  Sato Yoshinori ,  Hirano Kazutaka ,  Hashiguchi Shinji ,  Motomiya Kenichi ,  Ohta Hiromichi ,  Takahashi Hideyuki ,  Tohji Kazuyuki ,  Sato Yoshinori
資料名： Journal of Materials Chemistry A. Materials for Energy and Sustainability  (Journal of Materials Chemistry A. Materials for Energy and Sustainability)
巻： 4  号： 23  ページ： 9184-9195  発行年： 2016年06月21日 
JST資料番号： W0204B  ISSN： 2050-7488  CODEN： JMCAET  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 窒素ドープ炭素ナノ材料は,高分子電解質型燃料電池の酸素還元反応(ORR)に対する優れた電極触媒として知られている。本研究では,著者等は窒素ドープ単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を調製するために,300~600°Cにおけるフッ素化SWCNTのアンモニアガスとの反応による新しいシンプルなポストドーピング合成法を用いた。脱フッ素化支援ナノチューブ置換反応により合成した,N_x°C-ドープSWCNT(x:反応温度)の構造と形態を特性化した。これらの窒素ドーピングのレベル(1.38~3.04%)は,濃縮されたピリジン性およびピロール性窒素種によりかなり高かった。これらの0.5M H₂SO₄中のORRに対する電気化学触媒活性を,サイクリックボルタンメトリーおよび線形掃引ボルタンメトリーにより評価し,これらの触媒耐久性は負荷電位サイクル試験により評価した。N_x°C-ドープSWCNTに対して,ピークと開始電位(それぞれE_peakとE_onset)は正にシフトし,そして半波電位(E_1/2)における電流密度(j@E_1/2)は,反応温度の上昇とともに増大した。N_500°C-およびN_600°C-ドープSWCNTのE_onset値は+0.51Vであったのに対して,非フッ化hc-SWCNTでは+0.16Vであった。ORRにおける酸素分子(n)当たりの電子移動数は,-0.3Vの電位において2.32~3.64と決定された。ORR触媒活性を,測定したパラメータE_peak,E_onset,n,およびj@E_1/2により包括的に評価した。N_500°C-ドープSWCNTは,最高のORR触媒活性を持っていた。負荷電位試験における11000サイクル後,その電流密度は初期値の93%を維持し,カーボンブラック上に担持された白金ナノ粒子(Pt-C)よりも良好な耐久性を示した。Copyright 2016 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： *脱フッ素 ,  *置換【油層】 ,  *窒素 ,  *ドーピング ,  *単層カーボンナノチューブ ,  *電極触媒 ,  *効率 ,  *耐久性 ,  酸素 ,  酸化還元反応 ,  アンモニア ,  窒素複素環化合物 ,  触媒活性 ,  サイクリックボルタンメトリー ,  電子移動 ,  電流密度 ,  *燃料電池 ,  X線光電子分光法 ,  Ramanスペクトル ,  ピリジン類 ,  ピロール類

分類 (4件)： 電気化学反応  (CB07050F) ,  無機化合物一般及び元素  (CD01010D) ,  燃料電池  (YB04040V) ,  原子・分子のクラスタ  (BH09030O)

タイトルに関連する用語 (9件)： 脱フッ素化 ,  支援 ,  ナノチューブ ,  置換 ,  窒素ドープ ,  単層カーボンナノチューブ ,  電極触媒 ,  効率性 ,  長期耐久性