様々な種類の高活性な酸素発生酸化物触媒が報告されています。しかしながら、酸化物であるが故に酸性水溶液中では溶解するものがほとんどです。本研究では、酸性水溶液中でも高い安定性を有する四重ペロブスカイト型ルテニウム酸化物ACu₃Ru₄O₁₂を、大阪公立大学の山田幾也教授のグループの協力のもと合成しました。さらに、Aサイトカチオンを置換することによりCuイオンの価数を変化させ、酸素発生反応に対する触媒活性との相関を明らかにし、RuとCuの両方が関与するデュアルサイト機構により酸素発生反応が進行することを発見しました。
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酸素還元反応の進行に必要な過電圧下げることは、燃料電池の実用化に繋がる重要なテーマの一つです。本研究では、ペロブスカイト酸化物LaMnO₃にSrを添加することで、過電圧が大幅に低下することを明らかにし、そのメカニズムを解明しました。
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電解により基板上にコバルト水酸化物を析出させる手法を発展させ、VS₂で修飾したカーボンペーパー上に、非晶質のコバルト酸化物を析出させることで表面再構築反応を促進し、酸素発生反応に対する触媒活性を向上させることに成功しました。
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電解液の酸化分解をいかに抑えるかが、マグネシウム電池の実用化のために解決すべき重要な課題の一つです。東北大学金属材料研究所の市坪教授、名古屋工業大学の中山教授と協力して、正極活物質が電解液の酸化分解反応に対して異なる触媒活性を示すメカニズムを明らかにし、「電解液の酸化分解を抑制する正極活物質」といった新たな概念を提唱しました。
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受賞研究：電解製錬プロセスの高効率化を目指した電気化学触媒の研究

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受賞ポスター発表：“Surface Modification of Co₃O₄ by VS₂ for Enhanced Oxygen Evolution Catalysis, Wei Liu, Ikuya Yamada, Shunsuke Yagi”. >Interfinish2020 site