酸性媒体中での酸素発生のための電解二酸化マンガンへのCo/Moバイメタル添加

Scientific Reports volume 5、記事番号: 15208 (2015) この記事を引用

2803 アクセス

16 件の引用

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

水の電気分解の開発には、酸素発生反応 (OER) 用の安価で地球上に豊富に存在する材料で構成される効率的な電極触媒が不可欠です。この研究では、電解二酸化マンガンへのコバルト/モリブデンイオンのその場添加が、市販の DSA® の過電圧 (341 mV) よりも過電圧 (305 mV) が優れているため、酸性溶液中の OER にとって有益であることが示されています。 100mA cm−2で。 OER は、修飾 EMD (MnMoCoO) 電極上の 2 M H2SO4 溶液中で周囲温度で調査されました。 MnMoCoO 電極のエネルギー効率は、めっき液中の Co の量とともに大幅に向上しました。電着触媒については、静的過電圧を含む物理化学的および電気化学的測定が実施されました。改良型EMDの性能向上は、電着触媒中の電荷移動抵抗(Rct; 0.290 Ω cm2)、平均粗さ係数(rf; 429)の改善、および含水量の減少によるものと考えられます。 MnMoCoO触媒で得られた速度論パラメータをコバルト濃度に応じて比較し議論した。

水素は豊富で再生可能なクリーンなエネルギー源であり、現在の持続不可能な化石燃料経済から生じる問題の解決策として考えられてきました。最近、水素経済は政府機関や大手石油会社の注目を集めています1、2、3、4、5、6、7、8。水素は、熱化学、電気化学、生化学などのさまざまな方法で生成できます9。これらすべての利用可能な方法のうち、水の電気分解（電気化学による）は水素の大規模生産に適しています。太陽エネルギーや原子力エネルギーなど、電気分解を駆動するエネルギー源が利用可能な場合、水の電気分解は経済的な価格で高純度の水素を生成する簡単な方法です1。

水の電気分解は、水素および酸素発生反応 (HER および OER) と呼ばれる 2 つの電気化学反応で構成されます。水の電気分解の平衡電位は標準条件で 1.23 V ですが、実用的な速度で電気分解を駆動するにはより高い電位が必要であり、これは従来、過電位として測定されます9。平衡電位と実際の電流密度（たとえば、100 mA cm-2）での電位の差は、分極または過電位（η）と呼ばれます。 Pt や Ru などの金属は、HER10 の過電圧 (η) を低下させる優れた触媒表面を提供します。最も注目すべき触媒は白金族金属に属し、HER に使用され、さらに白金族酸化物 11、12、13 が OER に使用されます。しかし、白金族金属はその希少性と高コストにより大きく制限されています。たとえば、燃料電池などの技術は高価な触媒を必要とするため、スケールアップできません。 OER 用の最も効率的な電極触媒は金属酸化物電極 12、13 (RuO2 が最適 13、IrO2 も優れた過電圧を示します 11)。酸化物は金属に比べて安定しており、さらに酸化されないため、利点があります。したがって、貴金属を含まない安価な OER 触媒を開発することが望まれています。

これを目的として、我々の今回の論文では、電着中にコバルト/モリブデンイオンをその場で添加する電解二酸化マンガン (EMD、γ 型 MnO2) の使用 (改良型 EMD と呼ばれる) が、潜在的な触媒として研究されています。 OER。修正された EMD は、親 EMD 材料の過電圧を大幅に低下させます。この研究のもう 1 つの目的は、浴溶液中の Co 含有量を変化させながら、これらの電極で見られる過電圧の減少の理由を調査することです。私たちの知る限りでは、Co を添加剤として含む改質 EMD (MEMD) 材料はこれまでに報告されていません。電解二酸化マンガンは、エネルギー貯蔵分野 14 および海水電気分解における塩素発生反応を抑制する触媒 15、16、17、18、19 においてよく研究されている分野です。これらの研究は、電気化学用途におけるこの材料の概念を裏付けています。

EMD は脆く、モリブデンを添加すると基板への密着性が向上することがわかっています 15、16、17、18、19。モリブデンに加えて、電解浴中の他のさまざまな添加剤も研究されています 15、16、17、18、19 3 ～ 9 mM の範囲。ただし、EMD のコバルト添加剤はほとんど知られていない、または十分に確立されていないため、この添加剤を 3 ～ 15 mM の範囲で使用しました。 MnO2 の添加剤としてのコバルトの役割にはさまざまな利点があり、含水量を低下させて改良型 EMD の導電率を高め、さらに材料を OER に対してエネルギー効率よくし、これについては現在の研究で議論されています。。本論文で測定されているように、モリブデンと浴中のコバルト量の多量の組み合わせは、OER にとって有益であると思われます。アンモニア合成用の触媒の設計において、Co/Mo の組み合わせは実験と理論的に調和しており 20、ルテニウム (白金族元素) よりも優れた性能を発揮することがわかっています。触媒設計の現在の新しいトレンドは、反応中間体との低い結合強度と高い結合強度を示す元素 (Mo と Co など) を分子スケールで組み合わせて、中間の結合強度を生成することです。これは、触媒がより効率的に機能する領域です20。

私たちの以前の研究の 1 つでは、アルカリ媒体 21 における OER の MEMD を報告し、そこではさまざまなドーピング元素が調査されました。報告されたドーピング元素は、100 mA cm-2 の電流密度での過電圧を高めました。今回の研究では、これらの開発された MEMD 材料は、アルカリ性媒体で報告された以前の研究とは対照的に、酸性媒体で使用された場合に競合的な過電圧を示しました 21。 (η10) 10 mA cm-2 の電流密度での過電圧は、太陽熱水分解装置の代表的な変数であると考えられているため、最近さらに注目を集めていることに注意してください。しかし、従来のη1009を使用したところ、期待できる結果が得られました。この研究の重要性は、酸性媒体が電解質である場合の電極性能の技術的改善にあります。

電気めっきステーションは、めっき液、電源、電極で構成されています。 1 枚の 70 × 50 × 1 mm 316 ステンレス鋼シートと 1 枚の 20 × 10 × 1 mm IrO2/Ti シート (AMAC Corrosion Co. から入手した DSA®) の片面をフェロラッカーで絶縁し、それぞれ対電極と作用電極として使用します。ナフィオン膜によって溶液を接続する内部半電池容器を使用した。改良型EMDの調製に使用した電解液を表1に示します。サンプルはi = 10 mA cm-2で電着されました。電着サンプルは、空気雰囲気中、オーブン中 100℃で 1 時間乾燥され、すべての物理化学的および電気化学的測定に使用されました。

分極曲線は、BioLogic VSP ポテンシオスタットによって遠隔制御される 3 つの電極セットアップで実行されました。参照電極 (RE) と対電極 (CE) は、飽和溶液中の Ag|AgCl でした。それぞれ 10 × 10 × 1 mm の寸法の KCl 溶液と白金メッキシート。 Ag|AgCl 飽和電位。 KCl 電極は 197 mV vs. SHE として測定されました。改良された EMD ベースの電極は、OER 領域で 2 M H2SO4 溶液中で陽極化されました。スキャン速度は0.1 mV s-1で、スキャン範囲は1〜100 mA cm-2の範囲で低電流密度から高電流密度まで任意に設定しました。 IRdrop補正は電流遮断方式で行いました。最後に、コーティングされたサンプルの幾何学的領域を電流密度の決定に使用し、すべてのテストは 25 ℃で行われました。時間依存電流密度実験 (静電位下) は、同じ設定でサイクリックボルタンメトリーの後に順番に実行されました。選択した電圧を特定の時間一定に保ち、電流応答を監視しました。

EIS は、10 kHz ～ 0.05 Hz の周波数範囲にわたる 3 回の連続スキャンで構成され、OER 領域の電位で連続的に実行されました。印加された交流正弦波電圧は、25 ℃で 5 mV の振幅を持ちました。目的にぴったりのアルゼンチン衛星。この試験では、参照電極として KCl を使用しました。

修正されたＥＭＤ堆積物の結晶化度は、ＰｈｉｌｉｐｓＣｏ－Ｋα放射線（１．７９０２Å）を用いたシーメンスＸ線回折計によって検査された。 X 線光電子分光法 (XPS) を使用して、Thermo Multilab 2000 で堆積物の化学構造を検査しました。炭素、C (1 秒) を参照スペクトルとして使用しました。最後に、堆積物の形態は、2 台の JEOL 装置、それぞれモデル JSM-7000 F および JSM-6000 を使用して、定性元素分析のためのエネルギー分散分析 (EDS) を備えた走査型電子顕微鏡 (SEM) によって決定されました。

図 1 は、2 M H2SO4 溶液中の OER の添加剤 (MnMoCoO) として Co および Mo を使用した修正 EMD サンプルのターフェルプロットを示しています。テストしたすべてのサンプルについて、ターフェル線は、低電流密度領域で約 60 mV dec-1 に近い傾きを示し、高電流密度領域では約 115 mV dec-1 で別の傾きを示します。裏付けとなる情報には、見つかったさまざまなターフェル勾配を調和させる OER メカニズムのステップを説明する理論があります。ターフェル勾配の大きさの変化は、さまざまな速度決定ステップ (rds) を示しており、これはさまざまな情報源によって提案されているものに関連している可能性があります 10、11。 OER 領域では、Co 含有量が異なる電極が異なる過電圧値を示します。表 2 に、テストしたすべてのサンプルの電気化学パラメータを示します。研究した修飾サンプルの中で、#5 とラベル付けされたコバルト濃度が最も高いサンプル (つまり、MnMoCoO #5) は、100 mA cm-2 (つまり 341 mV) での DSA® からのサンプルと比較した場合、最高の過電圧 (つまり 305 mV) を示します。 DSA® は、他の研究グループによって決定されたものと同様の過電位 (η) およびターフェル勾配 (b) を持つことが報告されています 11、22。胡ら。 IrO2 ベースの DSA® 電極での酸素発生反応は、低過電圧および高過電圧でそれぞれ 59 mV dec-1 および 130 mV dec-1 のターフェル勾配を有すると報告しました 22。同様の傾きが決定されています。低い過電位では、レート決定ステップ (rds) は式 1、2、3 で表されます。 S-4 および S-5 (サポート情報内)。高い過電位の場合、rds は式 2 で表されます。 S-1 は 120 mV dec−1 の傾きを生成します。

2 M H2SO4 溶液中の改変 EMD サンプルのターフェルプロット。

MnMoCoO サンプルの性能特性は、めっき液に CoSO4 を添加することによって大幅に改善されました (図 1 および表 2 を参照)。さらに、電極（MnMoCoO #5）では、電流電位曲線が中断することなく順方向と逆方向に記録されました（図2a）。ただし、高い過電圧では直線性からのわずかな逸脱が観察されます。この偏差は、抵抗降下に起因する可能性があります。酸素発生の定常状態電流電位曲線は、#5 とラベル付けされた最高のエネルギー効率のサンプルに対して実行されました (図 2b)。この電位-静的保持は、修正された EMD 電極の安定性を評価するためにも行われました。選択した一定の過電圧 (η = 280 mV) では、一定期間にわたって観察された電流密度は一定であることがわかります。

(a) 酸素発生のサイクリックボルタンメトリー曲線 (b) 2 M H2SO4 溶液中の MnMoCoO #5 サンプル (最もエネルギー効率の高いサンプル) の一定過電圧 η = 280 mV における時間依存の電流密度曲線。

酸性電解質に対する表 2 の修正 EMD サンプルの過電位は、アルカリ電解質における以前の研究 21 で報告されたものよりも優れていることがわかります。電解質を変化させると、さまざまなタイプの吸着反応中間体が生成されます (つまり、サポート情報の式 S-1 から S-5)。触媒表面と吸着された反応中間体の間の結合強度は、吸着物の化学構造に応じて変化します。これが、さまざまな電解質の OER で見られる過電圧の結果に見られる変化の理由である可能性があります。この点において、交換電流密度 (io) や電荷移動抵抗 (Rct) (Rct についてはサポート情報で説明されています) などの他の変数は、図 1 のターフェル勾配によって求められた結果を裏付けています。これらの変数 (io、Rct) MEMD サンプルからの値は、DSA® からの値よりも優れた値を示します (表 2 を参照)。

EIS データをモデル化するために選択された等価回路は 1CPE モデル 21 (図 S-1 に示す) です。図 3(a) は、中間データ処理結果を示すために、最も優れたサンプル (つまり MnMoCoO #5) のナイキストインピーダンスとボードアドミタンス図を示しています。図 3 に示す曲線は、研究したすべての MnMoCoO サンプルを代表しており、速度制御に関連すると解釈されている 1 つの容量性ループを示しています 23、24、25。物質移動制御または酸化物インピーダンスに対応する他の容量性または誘導性ループは確認されていません。 1CPE モデルの重要な変数は CPEdl と Rct で、これらは粗さ係数とエネルギー効率に関する直接情報を提供します。電荷移動抵抗 (Rct) は 10 mA cm-2 の電流密度で測定され、この変数は DSA® サンプルの変数に近似しています。結果を表 2 にまとめます。Rct は、高い粗さ係数とは対照的に、OER の過電圧に直接相関すると考えられています。これは必ずしも過電圧 (η) が改善することを意味するわけではありません。平均粗さ係数 (rf) は式 1 によって決定されます。 S-6 と対応する値を表 2 に示します。粗さ係数は、DSA® を含むすべてのサンプルで同じオーダーの大きさであることが確認されました。

(a) 2 M H2SO4 溶液中、η = 245 mV における MnMoCoO #5 サンプルのナイキストインピーダンスと (b) ボードアドミタンス図。実線は 1CPE モデルによる近似曲線、実験データを記号で表します。

一般に、電解二酸化マンガン (EMD) は主に γ-MnO2 相で構成され、少量の ε-MnO226,27 が含まれます。 γ-MnO2 はパイロルサイトとラムスデライト構造で構成されており、両方とも 110 回折線を持っています。 EMD には、強度が最も高い 021 回折ピークがあり、次に 110 ピークが続きます27。図 4a は、修正された EMD サンプルの X 線回折スペクトルを示しています。結晶化度の変化の程度を調べるための比較のために、対照サンプルと基板も含まれています。コバルト/モリブデン添加物を含まない標準 (対照) EMD 材料 (図 4a) では、反射 (021)、(002)、および (110) の 3 つの回折ピークが特定されます。 EMD 対照サンプルの 110 ピークは、基板が同じ領域にピークを示すため、110* として表されます。このピークは、さらなる分析では考慮されていません。

(a) 修正された EMD サンプルの X 線回折パターン (XRD)。 (b) 電気化学測定前後の MnMoCoO #5 サンプル (最もエネルギー効率の良いサンプル) の XRD は、EMD 構造の安定性を示しています。

コバルト添加量を増やしたサンプル (#1 ～ #5 と表示) (#5 は Co 添加量が最も多いサンプルです。詳細は表 1 を参照) では、XRD スペクトルは対照サンプルのピークと同様のピークを示します。 EMD 溶液中のコバルトの含有量が増加すると、(002) ピーク強度が減少します。ただし、(021) ピークは残りますが、幅が広くなります。観察されたサンプルの結晶化度の変化は、酸素発生の過電圧の改善に向けた有益な要因の 1 つである可能性があります。 MEMD サンプルの化学的安定性を研究するために、サンプル #5 が選択されます (OER に対して最もエネルギー効率の高いサンプル)。結晶構造の変化を確認するために、電気化学測定の前後にXRD分析を実行しました。図 4b は、電気化学測定の前後の MnMoCoO #5 サンプルの XRD スペクトルを示しています。 XRDから観察されるように（図4b）、回折パターンはほぼ同一であり、結晶構造に変化がないことを示しています。これは、修飾されたEMDが酸性OER領域において化学的に安定であることを裏付けています。

γ-MnO2 (EMD) は、化学式 28、29、30 で次のように記述できます。

ここで、x は陽イオン空孔率、y はマンガン副格子内の Mn4+ を置き換える Mn3+ イオンの割合です。 EMD の x と y の一般的な値は、x ≈ 0.06 および y ≈ 0.075 です。これは、EMD では Mn4+ が主要な種であることを意味します。

図 5 は、対照サンプルを含む修正 EMD サンプルの Mn(2p) と O(1s) の X 線光電子分光法 (XPS) を示しています。図 5a は、マンガン (Mn) 種が予想される領域の 2 つのピークを示しています。これらのピークは、Mn(2p1/2 および 2p3/2) スピン軌道分割成分に対応します。修正されたEMDサンプルからのXPS結果（図5a）を標準（対照）サンプルと比較すると、サンプルのすべてのXPSスペクトルが類似していることがわかります。この結果は、めっき液中の Co2+ イオン濃度が増加しても、MEMD 中の Mn4+ と Mn3+ の比率が一定であることを示唆しています。

修正された EMD サンプルの XPS スペクトル。

(a) Mn(2p) および (b) O(1s) スペクトル。標準 (コントロール) EMD サンプルが 1 として含まれています。

図 5b は、サンプルの O(1s) スペクトルを示しています。マンガナイト 31 の O(1s) ピークパラメーターを考慮します。 O2-、OH-、および H2O のピークは、それぞれ 529.6、530.8、および 531.6 eV で見られます (O2-、OH-、および H2O は構造種です)。サンプルの O(1s) XPS スペクトルを EMD 対照サンプルと比較すると、EMD 対照スペクトルには構造水の領域に肩があるが、他のサンプルにはこの肩が見られないことがわかります。さらに、めっき液中の Co2+ イオンが多いほど、O(1s) ピークはより強くなります。これらの結果は、水分含有量の減少により、改良されたEMDコーティング内の構造酸素含有量が増加すると解釈することができます。めっき液中の添加剤 (つまり、Co2+ イオン) の存在により、電着中の構造水の形成が抑制されている可能性があります。これらの結果は、サンプル中の構造水の濃度が対照EMDよりも低いことを示しており、これは電気伝導率と活性サイトの量を増加させるため、触媒活性にとって有益です。

電気化学試験条件下での MEMD の化学的安定性を分析するための追加の図が含まれています。図6と図4bは、サイクリックボルタンメトリー前後のMnMoCoO #5サンプルの化学構造を示しています。図 6 および 4b は、サンプル #5 が酸性媒体中での OER に対して安定であることを示しています。

サイクリックボルタンメトリー前後の MnMoCoO #5 サンプルの XPS スペクトル。

Mn(2p) と O(1s) は、それぞれ (a) と (b) としてラベル付けされます。

図 7 は、修正された EMD サンプル (DSA® が示されています 21) の低倍率および高倍率での平面顕微鏡写真を示しています。これらの結果は、すべての EMD ベースのサンプルが乾燥泥の構造と同様の構造を持っていることを示しています。 SEM の結果は、標準 EMD と比較して、めっき溶液中の Co2+ 含有量が増加すると、乾燥泥のポリゴンサイズが増加することを示しています。 SEM 顕微鏡写真では、めっき液中の Co2+ 含有量の関数として、亀裂で囲まれた多角形の平均面積について明確な傾向は示されていません。ポリゴンサイズが大きくなると、亀裂と表面の面積が減少し、粗さ係数が減少するため、過電圧が増加します。図 7g は、電気化学測定後の MnMoCoO #5 の表面形態も比較しています。顕微鏡写真から、形態が非常に類似していることが視覚化され、サンプルが機械的に安定であることが示されます。

修正されたEMDサンプルのSEMイメージング。

(a、c、e) は MnMoCoO #3、MnMoCoO #4、および MnMoCoO #5 (低倍率) を指し、(b、d、f) は高倍率でのそれぞれのサンプルを指します。図８（ｇ）は、図８（ｆ）と同様の形態を示す電気化学測定後のＭｎＭｏＣｏＯ＃５を示す。

XPS および SEM/EDS による分析 (表 3) を考慮すると、めっき溶液中の Co2+ イオン含有量が多いほど、修正 EMD 電着サンプル中の水分含有量が低くなることがわかります。修飾されたEMDサンプル中の水は活性点にならず、その存在により活性点の量またはエネルギー効率が低下し、材料の電気活性が低下すると考えられています。電気化学テスト (つまり、ターフェルプロットや EIS) は電気活性面積と密接に関係しており、総面積 (つまり、真の面積) と同じである必要はありません。水は電極材料の表面のスペースを占めるため、水が活性点になるかどうかに応じて、Rct が高くなったり、rf が低下したりする可能性があります。溶液中の Co2+ 含有量がコーティングの組成に影響を与えることがわかります。 Co2+ 含有量が高くなると、コーティング内の酸素が少なくなり、これは XPS で見つかった結果と一致しており、修正 EMD コーティング内の水分含有量は溶液中の Co2+ によって低下します。コーティングの導電率は水分含有量に反比例するため、これは有益です。

この研究は、EMD 電極への Co/Mo 添加が重要な役割を果たしたことを示唆しています。変性電解二酸化マンガンは、100 mA cm-2 の酸 OER において従来の高コスト DSA® 電極 (341 mV) に匹敵する過電圧 (305 mV) を示し、これは電気化学測定によって裏付けられています。 Co2+ イオン添加剤は MnO2 の構造に直接影響を与え、OER の過電圧を低下させます。コバルト含有量を変化させて研究したサンプルの中で、MnMoCoO #5 サンプルは、酸 OER におけるエネルギー効率の点で DSA® よりも最高であることがわかりました。修正されたEMDサンプルで見られるOER過電圧の低下について提案されている説明は、電荷移動抵抗とラフネスファクターの組み合わせの改善に関連している可能性があります。特に、電荷移動抵抗は過電圧と直接相関します。 XPS と EDS は、コーティング内の水分含有量を下げると導電率が増加し、エネルギーが節約されることを示しています。

この記事を引用する方法: Delgado, D. et al. 酸性媒体中で酸素を生成するための電解二酸化マンガンへの Co/Mo バイメタルの添加。科学。議員 5、15208; 土井: 10.1038/srep15208 (2015)。

ボクリス、JOM 太陽水素の代替案。（オーストラリア＆ニュージーランド・ブック・カンパニー・リミテッド、1975年）。

El-Bassuoni、A.-MA、JW、シェフィールド、テネシー州ベジログル海水からの水素と淡水の生産。内部。 J. 水素エネルギー。 7、919–923 (1982)。

記事 CAS Google Scholar

ボクリス、JOM 将来の水素経済。内部。 J. 水素エネルギー。 24、1–15 (1999)。

記事 CAS Google Scholar

TL ギブソンおよび NA ケリー光起電力電解装置を使用した太陽光発電による水素製造の最適化。内部。 J. 水素エネルギー。 33、5931–5940 (2008)。

記事 CAS Google Scholar

Voser、P. Shell の 2050 年までのエネルギーシナリオ — 信号と道標。（ロイヤル・ダッチ・シェル、2011年）。

グランディ、P. シェル 2050 年までのエネルギーシナリオ — エネルギー。（ロイヤル・ダッチ・シェル、2011年）。

Dudley, B. BP Energy Outlook 2030. (British Petroleum、2011)。

Colton, WM 2030 年までのエネルギーの展望 (Exxon Mobil Corporation、2011)。

Delgado、D.、Hefter、G.、Minakshi、M.、代替エネルギー Vol. 34 (ドイツ語、フェレイラ編) 141–161 (Springer、2013)。

記事 Google Scholar

ボクリス、JOM、レディ、AKN & ガンボア・アルデコ、M. 現代電気化学。第 2 版、Vol. 2A (Kluwer Academic/Plenum Publishers、2000)。

松本裕子 & 佐藤英志. 酸素発生反応における遷移金属酸化物の電極触媒特性。メーター。化学。物理学。 14、397–426 (1986)。

記事 CAS Google Scholar

O'Grady、W.、岩倉、C.、Huang、J. & Yeager、E. in Proc. 症状電極触媒。 (マンフレッド・W・ブライター編) 286,302

Trasatti, S. & Buzzanca, G. 二酸化ルテニウム: 新しい興味深い電極材料。固体構造と電気化学的挙動。 J.エレクトロアナル。化学。界面電気化学。 29、1-2 (1971)。

記事 CAS Google Scholar

minakshi, M.、Singh, P.、Issa, TB、Thurgate, S. & Marco, RD MnO2/Zn 水電池の二酸化マンガン電極へのリチウム挿入。パート II。 Zn / [MnO2] における EMD の挙動と電池グレードの比較。 J. 電源。 138、319–322 (2004)。

記事 CAS ADS Google Scholar

Bennett, JE 海水から水素と酸素を生成するための電極。内部。 J. 水素エネルギー。 5、401–408 (1979)。

記事 Google Scholar

藤村和也ほか海水の電気分解における酸素発生に対する高い選択性を備えた陽極析出マンガン - モリブデン酸化物アノード。Ｊ．Ａｐｐｌ．電気化学。 29、765–771 (1999)。

記事 CAS Google Scholar

藤村和也ほか海水電気分解における酸素発生のためのマンガン - モリブデン酸化物アノードの耐久性。エレクトロキム。アクタ。 45、2297–2303 (2000)。

記事 CAS Google Scholar

松井哲ほか海水電気分解における酸素発生のための、陽極蒸着されたマンガン-モリブデン-タングステン酸化物アノード。Ｊ．Ａｐｐｌ．電気化学。 32、993–1000 (2002)。

記事 CAS Google Scholar

El-Moneim、AA、熊谷 N.、Asami、K.、橋本 K. 酸性海水電気分解における酸素発生のためのナノ結晶マンガン - モリブデン - タングステン酸化物アノード。マット。トランス。 46、309–316 (2005)。

記事 CAS Google Scholar

ヤコブセン、CJHら。周期表の補間による触媒設計: 二金属アンモニア合成触媒。混雑する。社会 123、8404–8405 (2001)。

記事 CAS Google Scholar

デルガド、D.、ミナクシ、M.、セナナヤケ、G.、キム、D.-J. アルカリ性媒体中での酸素発生用に改良された電解二酸化マンガン (MEMD)。 J. ソリッドステートエレクトロニクス 19、1133–1142 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Ji-Ming Hu、Jian-Qing Zhang & Cao、C.-N. IrO2 ベースの DSA® タイプ電極での酸素発生反応: ターフェルラインと EIS の動態解析。。内部。 J. 水素エネルギー。 29、791–797 (2004)。

記事 Google Scholar

Bard, A. & Faulkner, L. 電気化学法の基礎と応用。第 2 版、(ジョン・ワイリーと息子たち、2001 年)。

Lasia, A.『電気化学の現代的側面』Vol. 32 (BE Conway、J. Bockris、RE White 編) 143–248 (Kluwer Academic/Plenum 1999)。

Google スカラー

Lasia、A. 多孔質電極のインピーダンス。 J.エレクトロアナル。化学。 397、27 (1995)。

記事 Google Scholar

Simon, DE、Morton, RW & Gislason, JJ リートベルトモデリングを使用した電解二酸化マンガン (EMD) と g-MnO2 および e-MnO2 相の詳細な観察。上級 X線アナル。 47、267–280 (2004)。

CAS Google スカラー

Chabre, Y. & Pannetier, J. プロトン/ガンマ-MnO2 システムの構造および電気化学的性質。プログレ。ソリッドセントケミカル。 23、1–130 (1995)。

記事 CAS Google Scholar

Ruetschi、P. MnO2 のカチオン空孔モデル。Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．社会 131、2737–2744 (1984)。

記事 CAS Google Scholar

Ruetschi、P. MnO2 の電極電位に対するカチオン空孔の影響。Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．社会 135、2657–2663 (1988)。

記事 CAS Google Scholar

Ruetschi, P. & Giovanoli, R. MnO2 のカチオン空孔とその電気化学的反応性への影響 J. Electrochem. 社会 135、2663–2669 (1988)。

記事 CAS Google Scholar

Nesbitt, HW & Banerjee, D. オキシ水酸化マンガンの XPS Mn(2p) スペクトルの解釈と MnO2 析出のメカニズムに関する制約。午前。ミネラル。 83、305–315 (1998)。

記事 CAS ADS Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

触媒表面の研究を可能にするための資金援助（賞番号 ALNGRA12020/10366 および AINSE 大学院研究賞 10595）を提供していただいた AINSE Ltd に感謝いたします。また、KIGAM (韓国地球科学鉱物資源研究所) の MSIP (科学・情報通信・未来計画省) からの資金提供を受けて、NRF (韓国国立研究財団) のグローバル R&D センタープログラムに機器の時間として感謝したいと思います。

マードック大学工学部および情報技術学部、マードック、オーストラリア

ダリオ・デルガド、マニカム・ミナクシ、ジャスティン・マッギニティ

韓国地球科学鉱物資源研究院鉱物資源研究部、大田、韓国

キム・ドンジン

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

DD は研究を計画し、実験を実施し、原稿の初稿を書きました。 MM は原稿の改訂に大きく貢献し、JM と DK は結果の議論に参加しました。 MM と DK は、装置と特性評価施設を拡張しました。

著者らは、競合する経済的利害関係を宣言していません。

この作品は、クリエイティブコモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされています。この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、クレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブコモンズライセンスに含まれています。素材がクリエイティブコモンズライセンスに含まれていない場合、ユーザーは素材を複製するためにライセンス所有者から許可を得る必要があります。このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Delgado, D.、Minakshi, M.、McGinnity, J. 他酸性媒体中で酸素を生成するための電解二酸化マンガンへの Co/Mo バイメタルの添加。 Sci Rep 5、15208 (2015)。 https://doi.org/10.1038/srep15208

引用をダウンロード

受信日: 2015 年 5 月 26 日

受理日: 2015 年 9 月 21 日

公開日: 2015 年 10 月 15 日

DOI: https://doi.org/10.1038/srep15208

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティガイドラインに従うことに同意したことになります。虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。