Wei Yong-Sheng, 바카라 커뮤니티 (Nakabachi Ryoji의 회장)의 연구원 및 Xu Qiang (이하 에너지 화학 자료는 "Chem-Oil") 및 Xu Qang, Xu Qang, Xu Qang로 언급 된 Energy Chemical Materials Open Innovation Laboratory (이 확인자는 Xu Qang)의 개방형 혁신 실험실을 개방합니다다공성 배위 폴리머(Metal-Organic Framework, MOF)와 같은 고도로 분산 된 탄소 촉매를 개발했으며 저렴한 철과 니켈은 고정되어 탄소 나노 튜브와 연결되어 있습니다
현재까지, 중공 및 입구가있는 MOF가 대량 전달을 용이하게하기 위해 추구되었습니다 이번에, 부모 MOF는 새로운 유기 분자로 합성 및 재가열되어 처음으로 구멍이있는 바카라 양방 유사 MOF (오픈 바카라 양방 MOF)를 합성했습니다 이 오픈 바카라 양방 MOF 및 새로운 탄소 공급원은 특별한 조건 하에서 소환되어 공정에서 형성됩니다Carbon Nanotube (CNT)합성되었습니다 이것CNT와 연결8676_8736아연-공기 배터리의 전극으로 사용할 수 있습니다 수소 에너지 사회 및 차세대 배터리에 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술의 세부 사항은 American Chemical Society 's Academic Journal of American Chemical Society (DOI : 101021/JACS9B02417)에 출판되었습니다
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| 2 단계 합성에 의한 오픈 바카라 양방 MOF 및 전자 현미경 이미지의 합성 |
최근 몇 년 동안, 수소 에너지와 고성능 배터리는 지속 가능한 사회를 실현하기 위해 중요한 에너지 시스템이 될 것으로 예상되었습니다 이들을지지하는 전극 재료는 비싼 백금과 같은 자원 제약이있는 희귀 금속입니다 따라서 저렴하고 자원 제약이 거의없는 희귀 금속이없는 재료를 개발할 필요가 있습니다
AIST는 MOF를 적용하는 작업을 해왔으며, 이는 차세대 다공성 재료로서 에너지 분야에 관심을 끌고 있습니다 재료 조합을 선택함으로써, 다양한 구조물의 MOF를 설계하고 합성 할 수 있으며, 고온 소성을 수행한다기능적 탄소 재료에 대한 합성 방법이번에는 백금 촉매와 비교할 수있는 희귀 금속이없는 물질로 CNT에 의해 연결된 고도로 분산 된 탄소 촉매를 개발하는 작업을 수행했습니다
그림 1은 이번에 개발 된 오픈 바카라 양방 MOF의 합성 방법을 보여줍니다 첫째, 저렴한 철 이온 및 니켈 이온은 내부에 포장 된 MOF를 합성하기 위해 용매에서 유기 분자와 함께 가열됩니다 이것이 용매에서 다른 유기 분자와 다시 반응 할 때, 새로운 골격 구조는 MOF를 둘러싸고 동시에 MOF 내부를 용리하여 중간체를 형성합니다 그 후, 내부 MOF가 완전히 용리되면 벽면에 골격 구조를 갖는 바카라 양방과 같은 MOF가 합성 될 수있다 이 바카라 양방 모양의 MOF에는 개방형 구멍이있어 외부에서 내부로의 대량 전달을 용이하게하는 것으로 생각됩니다 실제로, 황과 요오드가 정상 MOF에 흡착 될 때, MOF의 1g 당 072g의 황과 138g의 요오드를 저장할 수 있지만, 이번에 개발 된 열린 바카라 양방 MOF는 2 g의 황과 257g의 요오드를 저장할 수 있음을 발견했습니다 이 금액은 이전에 알려진 스토리지 볼륨의 두 배 이상이며, 오픈 바카라 양방 MOF는 리튬-설파 배터리 및 리튬 요오딘 배터리에 적용 할 수 있으며, 이는 리튬 이후 배터리 및 차세대 배터리로 유망한 것으로 간주됩니다
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| 그림 1 CNT- 연결된 바카라 양방-유사 금속 고분력 탄소 촉매의 합성 |
새로 개발 된 개방형 바카라 양방 MOF 및 새로운 유기 분자가 특수한 조건 하에서 고온에서 소환 될 때, CNT는 탄소가 된 것과 동시에 표면으로부터 형성되어 바카라 양방과 같은 금속에 연결된 고도로 분산 된 탄소 촉매의 형성을 초래한다 그림과 같이 도 2, 철 및 니켈은 염기로서 탄소와 거의 균일하게 분산되며, 소환 동안 이들 금속의 촉매 작용은 탄소가 흑연화 진행을 야기하고, 또한 높은 전기 전도도를 갖는 CNT가 형성되어 바카라 양방을 하나로 연결하고 전기 전도도가 높다
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| 그림 2 : 희귀 금속이없는 CNT- 연결된 바카라 양방 금속 열심 분산 된 탄소 촉매의 전자 현미경 이미지 (왼쪽) 및 원소 매핑 (오른쪽) |
CNT- 연결된 바카라 양방 금속 고도로 분산 된 탄소 촉매가 개발 된 경우 이번에는 산소 생성 전극으로 사용됩니다과전압지금까지보고 된 가장 작은 전기 촉매 중 하나 인 025 V입니다 실제로물 전기 분해| 159 v 10 ma/cm의 전압에서 수행됩니다2의 현재 값을 보여주었습니다 높은 내구성 또한,이 금속이 고도로 분산 된 탄소 촉매가 아연 공기 배터리에서 공기 전극으로 사용되었을 때, 상업적으로 이용 가능한 백금/탄소 촉매를 능가하는 활성 및 수명을 나타냈다
CNT- 연결된 바카라 양방 금속 고분산 고분산 촉매를 갖는 아연-공기 배터리가 전원으로 사용될 때, CNT- 연결된 바카라 양방 금속 고분력 탄소 촉매를 사용한 수질 전기 분해 시스템은 수소 생성 전극 및 산소 생성 전극을 구동하는 데 사용되며, 수소 전기 기준 (H) (H) (수소 전기)을 구동하는 데 사용됩니다 (수소 생성 전기)2) 및 산소 (O2)가 발생합니다 (그림 3) 이시기에 개발 된 금속 분산 탄소 촉매는 희귀 금속이 없으며 귀금속과 비교할 수있는 고성능이 있으며 수소 에너지 및 차세대 배터리를지지하는 전기 촉매로 사용될 것으로 예상됩니다
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| 그림 3 전극으로 CNT- 연결된 바카라 양방과 같은 금속 고분력 탄소 촉매를 사용한 아연-공기 배터리를 사용한 물 전기 분해의 예 |
향후, 지속 가능한 사회를 지원하는 에너지 시스템의 실제 적용에 기여하기 위해, 우리는 MOF의 정밀 설계 기술 및 탄소 구체화 기술을 기반으로 높은 성능과 희귀 금속이없는 촉매를 개발하는 것을 목표로합니다
국립 선진 산업 과학 기술 연구소 국립 연구 개발 공사
AIST/Kyoto University 에너지 화학 재료 오픈 혁신 연구소
실험실 리더 XU QUNG QXU * AISTgojp ( @로 변경하고 보내십시오)