Pドープグラファイトの触媒活性とNEXAFSによるキャラクタリゼーション

Catalytic activity and characterization of P-doped graphite using NEXAFS

下山 巖   ; 箱田 照幸; 関口 哲弘  ; 馬場 祐治  

Shimoyama, Iwao; Hakoda, Teruyuki; Sekiguchi, Tetsuhiro; Baba, Yuji

近年炭素材料へのヘテロ原子ドーピングにより酸素還元反応に関する触媒活性が発現することが報告され新しい触媒材料として注目を集めている。しかしB, N以外のヘテロ原子についてはあまり研究が行われていない。われわれはN同様IV族元素であるPを用い、Pドーパントの局所構造と触媒活性との相関関係を調べた。PCl あるいはPBrのフラグメントイオンを3keVで加速して室温あるいは高温の高配向グラファイトにドーピングを行った。高温でドーピングを行った試料のPのK吸収端におけるNEXAFSスペクトルはグラファイト的な偏光依存性を示し、Pサイトがグラファイトにとりこまれた形でsp立体配置をとることを示した。一方室温ドーピング後アニールを行った試料では偏光依存性が小さくなる傾向を示した。これらの試料を電気化学実験により触媒活性を調べたところ、高温ドーピングの試料よりも室温ドーピングを行った試料の方が高い活性を示した。われわれはNEXAFSスペクトルを密度汎関数理論計算により解析を行い、平面的な立体配置を持つPサイトよりも曲面的な立体配置を持つPサイトの方が触媒活性に大きく寄与するという仮説について提案する。

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