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グラファイト状窒化炭素由来の窒素ドープ多孔質カーボンネットワーク:高性能酸素還元触媒

要旨

酸素還元反応(ORR)は燃料電池と金属空気電池の動作基盤です。白金系触媒は高活性を示しますが、コスト、耐久性限界、メタノール感受性が実用化を阻害しています。ここでは、高比表面積、豊富な窒素含有量、優れたORR性能を兼ね備え、貴金属フリーな窒素ドープ多孔質カーボンネットワーク(NC-T)の簡便スケーラブル合成を報告します。グラファイト状窒化炭素(g-C₃N₄)が構造テンプレートと窒素源を兼ね、ドーパミン(DA)が炭素骨格を提供。120-160℃水熱コーティングと900℃単段熱分解後、NC-120材料は比表面積954 m² g⁻¹、窒素含有量5.71%を示します。0.1 M KOH中での電気化学試験で、着火電位0.224 V(vs. RHE)、市販Pt/Cに匹敵する限界電流密度、優れたメタノール耐性とサイクリング安定性を実証。本研究は、次世代燃料電池へ直接統合可能な金属フリー・コスト効率的高活性ORR触媒への道を示します。

ナノマテリアル

  1. 廃棄綿手袋から作製した階層的活性化炭素繊維:スーパーキャパシタ用高性能電極
  2. 階層的多孔構造を持つ単分散カーボンナノスフィアが超高性能スーパーキャパシタを実現
  3. 磁性カーボンマイクロスフェアによるスルホンアミドの再利用可能な水除去
  4. 豆腐製造廃水からの水熱合成による青色・緑色発光カーボン量子ドット
  5. トリフェニルホスフィン由来多孔性ポリマー:CO₂環化付加反応による環状カーボネート合成用ロバスト不均一触媒
  6. インゲン豆バイオマス由来の高多孔性・グラファイト窒素高ドープ炭素:堅牢な酸素還元電気触媒
  7. PtCoナノ触媒へのビスルフェイトと硫酸イオンの吸着毒性:酸素還元反応動力学への影響
  8. 電気紡糸と密封熱分解による高性能Fe-N-CナノファイバーORR電気触媒の作製
  9. カーボン量子ドット-白金ポルフィリン複合体:光動力療法を強化する二機能セラノスティック剤
  10. 竹廃棄物由来ナノ多孔性Nドープカーボンマイクロファイバー:酸素還元用高性能白金フリー電気触媒
  11. 3Dグラファイト状窒化炭素ナノワイヤスキャフォールドがフレキシブル全固体スーパーキャパシタの柔軟性と容量を向上