酸素進化反応中のランタンニケラート電触媒の表面変換を検知する

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 表面科学

背景:

• 反応条件下における金属酸化物表面のダイナミクスを理解することは,触媒化にとって極めて重要です.
• 電気触媒の活性部位と構造-活性関係を特定することは依然として課題です.

研究 の 目的:

• 電気触媒条件下でラドルズデン・ポッパー・ランタン・ニッケル酸化物 (La₂NiO_4+δ) の自発的な表面再構築を調査する.
• 再構築された表面層の構造と酸素進化反応 (OER) 活動への影響を解明する.

主な方法:

• 高解像度スキャニング伝送電子顕微鏡 (HR-STEM)
• 表面に敏感なX線光電子スペクトロスコーピー (XPS) と柔らかいX線吸収スペクトロスコーピー (sXAS)
• OER活動測定のための電気化学技術

主要な成果:

• La₂NiO_4+δの自己終結した表面再構成により,無形 (酸素) 酸化物層 (厚さ∼2 nm) が形成された.
• 再構築された層は,多くの低調整ニッケルサイトを特徴とし,さらなる無形化をもたらさなかった.
• 酸素進化反応 (OER) は原始酸化物と比較して45倍増加した.

結論:

• 元の酸化物の結晶構造が表面再構築の振る舞いを決定する.
• 反応条件下での表面動態は,電触媒の性能を最適化するために重要です.
• La₂NiO_4+δにおける無形 (酸素) 水酸化物の形成は,OERの活性を著しく高める.