グラファイト構造ホウ素窒化炭素の原子配置に関する分極ルール

下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘

no journal, , 

水素燃料電池の正極反応である酸素還元反応には通常Ptが用いられているが、その代替触媒材料としてヘテロ原子ドープ炭素材料が注目されている。特にBとNを共ドープしたナノチューブやグラフェンなどの共役系炭素材料について高い活性が報告されているが、B-C-N三元系の原子配置の多様さ・複雑さから構造がよくわかっておらず、ドーピングと機能との相関関係も不明な点が多い。我々はB, Nドープグラファイトの原子配置に関する構造解析をX線吸収分光法により行い、密度汎関数計算による電子構造解析を通して原子配置に関する以下の法則を見いだした・「BとNは6回回転対称を持つ線上に互いに配置され、B-N間の分極を促進することで構造を安定化する。Cは正負どちらの有効電荷も取るためB, Nどちらのサイトにも置き換わるように配置される。」この法則に基づいて構造安定性による解析に加えて原子配置を限定することができるため、B, Nドープ炭素触媒の原子配置解析に用いられることが期待できる。