(Poster session) Processing & Material

[P044B] Simple synthesis of nitrogen- and sulfur-codoped carbon catalysts using inexpensive carbon materials and their oxygen reduction reaction catalytic activity

○Tomoki Ikeda^{1[Student presentation: Master’s course]}, Yoshinori Sato¹ (1. Tohoku university)

Keywords:Hydrogen society, Polymer Electrolyte Fuel Cell, Oxygen reduction reaction, Platinum substitute catalyst, Metal-free carbon catalyst

二酸化炭素を排出しない固体高分子形燃料電池の実用化は、カーボンニュートラル実現に向けて期待されている。しかし、固体高分子形燃料電池の酸素還元反応触媒電極に使用されている白金は高価であり、高コスト化の要因となっている。そこで、白金系触媒の代替触媒の開発を目指して、メタルフリー炭素ナノ触媒、特にグラフェンやカーボンナノチューブ(carbon nanotube: CNT)に関する研究が数多くなされており、炭素骨格に窒素原子や硫黄原子をドーピングすることで、触媒活性が向上することが判明している。これは、窒素原子や硫黄原子が酸素還元反応触媒サイトの提供や、炭素骨格内のπ電子密度を高めるためであるとされている。しかし、高品質・高純度なグラフェンやCNTもまた高価である。さらに、窒素原子や硫黄原子のドーピングにおいて強酸での酸処理や、複数回のアニール処理などを必要とし、合成プロセスが複雑であることも課題の1つである。本研究では、グラフェンやCNTに代わる安価な炭素材料を探求し、簡易な手順によって窒素・硫黄共ドープカーボン触媒を合成することを目的とした。本発表では、作製した試料に対する構造評価および酸素還元反応触媒活性評価の結果について報告する。