結晶構造に基づく水電解用複合酸化物触媒の研究

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水から水素を製造する水電解技術の高効率化のためには、反応を促進する高活性電極触媒の開発が必須である。近年、安価な卑金属から成る複合酸化物触媒に注目が集まっている。特に結晶構造の多様性に着目し、構造の観点から効率的に触媒開発を推進する研究が増加している。  本セミナーでは、複合酸化物の結晶構造とその触媒作用のサイエンスに焦点を当て、高性能触媒の研究開発における材料設計の方法論を解説する。さらに計算化学とデータ科学に基づく水電解用複合酸化物触媒の研究手法を紹介する。

  1. 水電解の基礎
  2. 固体材料の結晶構造 – 卑金属酸化物触媒
    1. 結晶とは何か
    2. なぜ金属酸化物なのか
    3. 結晶の特徴 – 配位数・結合様式・各構造パラメータについて
    4. 電気化学触媒活性評価手法
  3. カソード水素発生反応用複合酸化物触媒
    1. 反応メカニズムおよび触媒活性の指標
    2. 複合酸化物触媒開発の動向
  4. アノード酸素発生反応用複合酸化物触媒
    1. 反応メカニズムおよび触媒活性の指標
    2. 複合酸化物触媒開発の動向
  5. 計算化学的手法を活用した水電解用触媒研究
    1. 金属酸化物の状態密度の計算
    2. 反応中間体の表面吸着エネルギーの計算
  6. データ科学的手法を活用した水電解用触媒研究
    1. データ収集法および無機材料データベースの紹介
    2. 機械学習による触媒の構造因子解析
      • VASPによる固体材料表面のDFT計算およびPythonを用いた機械学習のデモンストレーションあり

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