ナノダイヤモンドより調製したカーボンナノオニオンの酸素還元活性

神成 尚克*; 尾崎 純一*; 山本 春也; 箱田 照幸; 八巻 徹也

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これまでに、鉄やコバルトの金属錯体と炭素前駆体ポリマーを同時に炭素化して形成したナノシェル炭素が固体高分子形燃料電池のカソード反応である電気化学的酸素還元反応に対して高い触媒活性を示すことを見いだしている。しかし、ナノシェル構造の形成に必要とされる金属元素の酸素還元活性への影響が十分に理解されていない。そこで本研究では、ナノダイヤモンドを10002500Cの範囲で熱処理を行うことで、ナノシェル炭素に構造が類似したカーボンナノオニオンを調製し、その酸素還元活性について調べた。その結果、1400Cの熱処理で構造に乱れを含むカーボンナノオニオンの形成が確認され、また、酸素還元活性が発現することがわかった。さらに熱処理温度の上昇に伴い構造の乱れが減少し、多角形状のカーボンナノオニオンが形成されるが、その酸素還元活性は低下した。以上の結果から酸素還元活性は、炭素のナノシェル構造に由来すること、さらにナノシェル構造の乱れが酸素還元活性に寄与していることが示唆された。