白金代替カーボンアロイ触媒

Platinum-Substitute Carbon Alloy Catalysts

目次
第1章　カーボンアロイとは（安田榮一）
　　1.　はじめに
　　2.　カーボンアロイの定義
　　3.　カーボンアロイの分類
　　4.　最近のカーボンアロイ研究
　　5.　おわりに
第2章　カーボンアロイ触媒の経緯～白金をめぐる最近の事情～（宮田清藏）
　　1.　はじめに
　　2.　白金の触媒作用
　　3.　NEDOカーボンアロイ触媒プロジェクト
第3章　カーボンアロイ触媒の機能発現（尾崎純一）
　　1.　炭素材料概論
　　　1.1　炭素化の化学
　　　1.2　カーボンアロイ
　　　1.3　炭素材料の難しさとカーボンアロイ
　　2.　異種元素導入による炭素の物性制御
　　3.　触媒黒鉛化
　　4.　ヘテロカーボン
　　5.　炭素表面の触媒作用
　　6.　酸素還元活性
　　7.　終わりに
第4章　カーボンアロイ触媒の作製法
　　1.　ナノシェル炭素（尾崎純一）
　　　1.1　ナノシェルの構造的特徴と電気化学的性質
　　　　1.1.1　構造的特徴
　　　　1.1.2　電気化学的性質
　　　1.2　ナノシェルの酸素還元活性
　　　　1.2.1　フェロセン系
　　　　1.2.2　フタロシアニン系
　　　　1.2.3　ナノシェルの活性支配因子
　　2.　ポリマーから見た設計（畳開真之，柿本雅明）
　　　2.1　背景
　　　2.2　含窒素芳香族高分子の重合
　　　　2.2.1　芳香族ポリイミド（PI）の合成方法
　　　　2.2.2　芳香族ポリアミド（PA）の重合方法
　　　　2.2.3　芳香族ポリベンゾアゾール（Az）の重合方法
　　　2.3　含窒素芳香族高分子の焼成及び特性評価
　　　2.4　含窒素芳香族高分子の焼成過程の観察
　　　2.5　含窒素芳香族高分子化合物へのFeの添加
　　　2.6　まとめ
　　3.　添加金属の効果（難波江裕太）
　　　3.1　炭素化初期の働き
　　　3.2　鉄微粒子の生成と高次構造に及ぼす影響
　　　3.3　電極触媒活性に及ぼす影響
　　　3.4　FePc/PhRsの炭素化における鉄の作用
第5章　カーボンアロイ触媒の機能
　　1.　炭素構造とグラフェン構造（斉木幸一朗）
　　　1.1　はじめに
　　　1.2　炭素の化学結合
　　　1.3　固体炭素の諸構造
　　　1.4　グラファイト構造とグラフェン構造
　　　1.5　グラフェンの端構造
　　　1.6　グラフェン端構造の実験的検証
　　　1.7　グラフェン端の電子状態
　　　1.8　グラフェンの欠陥構造
　　2.　カーボン触媒の高性能化（尾崎純一）
　　　2.1　ナノシェルの微細化
　　　　2.1.1　ナノシェルの形成過程と微細化
　　　　2.1.2　高分子化錯体を用いた微細化
　　　　2.1.3　限られた空間を用いた微細化
　　　2.2　ナノシェルカーボンの高性能化
　　　　2.2.1　窒素・ホウ素ドープ炭素の酸素還元活性
　　　　2.2.2　ナノシェルへの窒素ドープ
　　　2.3　おわりに
　　3.　酸素還元活性と4電子還元選択性（守屋彰悟）
　　　3.1　回転リング・ディスク電極（RRDE）法
　　　3.2　酸素還元反応性の理論計算
　　　3.3　熱処理条件による電気化学的特性の変化
　　　　3.3.1　酸素還元活性
　　　　3.3.2　過酸化水素生成率
　　　3.4　添加金属による電気化学的特性の変化
　　　　3.4.1　酸素還元活性
　　　　3.4.2　過酸化水素生成率
第6章　カーボンアロイ触媒のキャラクタリゼーション
　　1.　放射光を用いた解析（尾嶋正治）
　　　1.1　CAC中窒素不純物の化学構造・電子構造解析：硬X線光電子分光と軟X線吸収分光
　　　1.2　CAC中残留遷移金属元素の化学構造，電子構造解析：硬X線光電子分光と軟X線吸収分光
　　　1.3　in situ燃料電池解析システム
　　2.　NMRおよびESR（黒木重樹）
　　　2.1　磁気共鳴現象（NMRとESR）
　　　2.2　固体NMR法
　　　2.3　NMR化学シフト
　　　2.4　ポリピロールを前駆体としたカーボンアロイ触媒の酸素還元特性
　　　2.5　カーボンアロイ触媒の1HNMR
　　　2.6　カーボンアロイ触媒の15NNMR
　　　2.7　カーボンアロイ触媒のESR
第7章　カーボンアロイ触媒の原理
　　1.　カーボンアロイ触媒の発現原理（池田隆司，S.F.Huang，M.Boero，寺倉清之）
　　　1.1　はじめに
　　　1.2　グラフェンの電子状態
　　　　1.2.1　ジグザグエッジ状態
　　　　1.2.2　窒素置換の効果
　　　1.3　カーボンアロイの触媒活性
　　　　1.3.1　第一原理分子動力学に基づいた化学反応のシミュレーション法
　　　　1.3.2　酸素分子吸着過程
　　　　1.3.3　酸素分子還元過程
　　　　1.3.4　触媒サイクル
　　　1.4　おわりに
　　2.　実験によるカーボンアロイ触媒の発現原理（近藤剛弘，中村潤児）
　　　2.1　はじめに
　　　2.2　白金微粒子を真空蒸着したグラファイト表面
　　　2.3　Ar+イオンスパッタリング処理をしたグラファイト表面
　　　2.4　N2+イオンスパッタリング処理をしたグラファイト表面
　　　2.5　カーボンアロイ触媒の発現原理の可能性
第8章　酸化反応触媒
　　1.　過酸化水素製造（山中一郎）
　　　1.1　はじめに
　　　1.2　燃料電池電解法による過酸化水素合成
　　　1.3　カーボンアロイ電極触媒を用いた過酸化水素合成
　　　1.4　カーボンアロイ電極触媒による中性過酸化水素水の合成
　　　1.5　終わりに
　　2.　カーボンアロイ触媒によるアルコールの酸化反応（柿本雅明，早川晃鏡）
　　　2.1　はじめに
　　　2.2　カーボンアロイ触媒によるベンジルアルコールの空気酸化
　　　2.3　選択的酸化反応の機構の考察
第9章　カーボンアロイ触媒による合成反応
　　1.　カーボンアロイ材料の化学合成用貴金属フリー触媒としての応用展開の可能性（山口和也，水野哲孝）
　　　1.1　はじめに
　　　1.2　活性炭を触媒，分子状酸素を酸化剤とした酸化反応
　　　1.3　グラファイト状カーボンナイトライド（g-C3N4）
　　　1.4　まとめ
　　2.　C-C結合生成反応（荒井正彦，藤田進一郎）
　　　2.1　緒言
　　　2.2　アンモオキシデーションによる炭素材料への窒素ドープ
　　　2.3　窒素ドープカーボンアロイの塩基触媒活性
　　　　2.3.1　処理雰囲気と温度履歴の影響
　　　　2.3.2　処理温度の影響
　　　　2.3.3　アンモニア濃度の影響
　　　　2.3.4　処理時間の影響
　　　　2.3.5　触媒のリサイクル
　　　2.4　窒素ドープカーボンアロイ触媒の性状と塩基触媒活性との関係
　　　2.5　結言
第10章　カーボン系白金代替触媒の特許動向（上嶋康秀，畳開真之）
　　1.　はじめに
　　2.　特許調査範囲と対象特許文献の選別
　　　2.1　調査範囲
　　　2.2　選別と分類
　　3.　特許動向
　　　3.1　技術別特許公開状況
　　　3.2　年代別特許公開状況
　　　3.3　研究機関別特許公開状況
　　4.　カーボン系白金代替触媒の特許例
　　　4.1　三洋電機／群馬大学
　　　4.2　群馬大学
　　　4.3　旭化成
　　　4.4　地方独立行政法人大阪市立工業研究所／日本触媒
　　　4.5　3M INNOVATIVE PROPERTIES CO（US）
　　　4.6　ソニー
　　　4.7　日本カーリット
　　5.　まとめ
第11章　世界のカーボン系白金代替カソード触媒の動向（難波江裕太）
　　1.　はじめに
　　2.　金属がORR活性点であると考えているグループ
　　　2.1　カナダ（INRS：Institut national de la recherche scientifique）Dodetetグループ
　　　2.2　ドイツ（Helmholtz-Zentrum Berlin fur Materialen and Energie）Bogdanoffグループ
　　3.　窒素をドープした炭素が触媒活性を有すると考えているグループ
　　　3.1　日本（群馬大学）尾崎グループ
　　　3.2　アメリカ（University of South Carolina）Popovグループ
　　　3.3　アメリカ（The Ohio State University）Ozkanグループ
　　　3.4　アメリカ（The University of Texas at Austin）Stevensonグループ
　　　3.5　日本（信州大学）高須グループ
　　4.　その他グループ
　　　4.1　アメリカ（Los Alamos National Laboratory）Zelenayグループ
　　　4.2　アメリカ3M社
　　5.　おわりに