Phosphorus doping of graphite and its applications as energy materials

下山 巖; 馬場 祐治

no journal, , 

共役炭素材料にヘテロ原子をドーピングすることによって得られるカーボンアロイと呼ばれる一連の材料群は触媒活性などの機能性を持つことから近年注目を集めている。我々は酸素還元反応に関する触媒活性とチオフェンにおける吸着脱硫特性の二つの機能がグラファイトへのリンドーピングによりどのように変化するかを調べた。ドーピングされたリンサイトの立体配置と電子構造を吸収端近傍X線吸収微細構造分光法とDV-X分子軌道計算により調べると、ドーピング時の基板温度に依存して平面・曲面構造をとることを明らかにした。また平面構造のリンサイトに比べ、曲面構造のリンサイトが優先的に形成された試料において触媒活性と脱硫特性が向上することを見いだした。また、吸着脱硫特性に関してリンは窒素よりも優れたドーパントであることがわかった。この実験結果を分子軌道法により解釈し、ドーパントとしてのリンの役割を明らかにした。