~研究成果发表在《Journal of Materials Chemistry A》~
日本多宁与东京大学联合研究，成功开发出一种新型纳米织物型高性能铂金电极催化剂。
这项研究的相关论文投稿给英国皇家化学协会*（Royal Society of Chemistry）发行的材料化学期刊《Journal of Materials Chemistry A》，并于2024年10月16日刊登。
* 旨在推广化学的一家英国学术机构
■梗概
铂（Pt）作为促进析氢反应的典型电极催化剂而广为人知，如何在保持铂的高催化效果的同时减少其担载量的研究是最重要的课题。此次，我们使用铂金覆盖由单壁碳纳米管构成的纳米织物的技术，成功将铂的担载量降至10μg/㎠以下。另外，我们使用该纳米织物型铂金电极催化剂进行析氢反应时，在世界上首次发现铂金催化剂的边缘侧有助于氢原子的生成。
■主要结果
（1）催化剂效果的最大化和寿命的提高
新开发的纳米织物型铂金电极催化剂产生等量氢气所需的单位面积铂金量，与传统的颗粒状Pt/C电极催化剂相比，能减少到约1/150。
【图1 纳米织物型铂金电极催化剂的扫描电子显微照片】
被铂金包覆的碳纳米管缠绕在一起呈织物状。
图中的数字表示碳纳米管的厚度（单位：纳米）。
（2）提出氢原子发生机制
我们发现电子是从铂金电极催化剂的边缘侧发射出来的，双电层中的水合氢离子接受了这些电子后被还原成氢原子（H·）。
【图2 （A~D）新型纳米织物型高性能铂电催化剂制氢机理】
A：以单壁碳纳米管为模子的纳米织物型铂金电极催化剂的示意图
具有六角形网眼的筒状部分是单壁碳纳米管（图中为2根）。其周围覆盖着铂原子排列方式不同的3种铂晶体。
B：由3种铂晶体构成的边缘侧（阶丘）的放电模式图
闪着白光的部分表示电子放电。
C：氢原子生成示意图
释放出来的电子与双电层中的水合氢离子结合，生成水分子（H2O）和氢原子（H·）。氢原子被铂金阶丘捕获后，形成H-Pt状态。
D：氢分子生成的示意图
当被捕获的氢原子过剩时，两个氢原子结合变成氢分子（H2）并释放到水中。
※图从论文中引用，做了部分修改
■今后的期待
这项研究成果使昂贵的贵金属铂金的用量得以大幅减少的电极的研发成为可能，预计能够降低制氢产品的生产成本。此外，因为它采用单壁碳纳米管材料，重量轻且可弯曲，所以可期待更广泛的用途。由于其制氢效率高，有望应用到氢能源生产中。
■论文概要
标题
「Edge sites on platinum electrocatalysts are responsible for discharge in the hydrogen evolution reaction」
（铂电极催化剂边缘侧（阶丘部分）有助于氢生成反应中的放电）
主要共同研究者（敬称略）
*论文投稿时
■发布刊物
Journal of Materials Chemistry A期刊:
▼因为是开放访问论文，所以可以通过下面链接查阅（英语网站）
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ta/d4ta04887c
■东京大学未来展望研究中心简介
它成立于2019年4月，宗旨是“作为集结了东京大学智慧于一体的世界性网络据点，促进与地球和人类社会的未来相关的跨学科和社会合作型研究，为创造可持续发展的未来愿景作出广泛贡献”。迄今为止，为了解决现代世界面临的问题，各种各样的研究人员跨域专业领域，携手合作，并通过政策建议和社会建议等形式，将研究成果回馈社会。