RESEARCH OVERVIEW研究概要

熱量計法は，「溶解熱測定」と「定圧熱容量測定」を組み合わせることで、対象物質の標準生成ギブズエネルギーを決定する方法です。極低温領域から測定した定圧熱容量を、精密な温度関数に近似して積分することで物質固有の「第三法則エントロピー」を算出します。対象物質とその構成元素の第三法則エントロピーから標準生成エントロピーを決定し、溶解熱測定などにより決定した標準生成エンタルピーと組み合わせることで、標準生成ギブズエネルギーを決定します。得られた熱力学諸量は、計算状態図 (CALPHAD) の構築、新材料の設計、製造プロセスの最適化や反応効率の考察に不可欠な基礎データとして用いられます。

当研究室では、酸化物イオン伝導体（酸化物固体電解質）を用いた起電力法により対象物質の標準生成ギブズエネルギーを決定する研究を行っています。酸素濃淡電池は、固体電解質を介して、対象物質を含んだ平衡相と既知の酸素分圧を示す参照相とから構成されます。両相の酸素分圧の差、すなわち、酸素ポテンシャルの差に起因した起電力が発生します。電池反応のギブズエネルギーと実測された起電力の関係から、象物質の標準生成ギブズエネルギーを直接的かつ精密に算出することが可能です。得られたデータは、高温酸化特性の評価や化学平衡図（相図）の作成など、材料科学の広範な分野で活用されます。

溶融塩やイオン液体、アルコール類などの非水溶液を金属や合金を電解析出するための溶媒として利用しています。これまで、イオン液体やアルコールの一種であるエチレングリコールを溶媒に用い、高耐食性を有する亜鉛合金めっきに関する研究を行ってきました。最近では、エチレングリコール非水溶液やAlCl₃-NaCl-KCl溶融塩を用いて、Zn-Sb系、Co-Sb系、Fe-Al系、Bi-Te系などの熱電変換材料の電解作製について研究を行っています。

合金構造を利用した多孔質触媒の作製に関する研究を行っています。触媒前駆体としてアモルファス合金を利用し、この合金に化学処理を施すことで選択的に合金中の一成分を溶出させることができる脱合金法を用いて、多孔質構造を制御する研究を行っています。

また、この多孔質触媒上に金属有機構造体（MOFs）を修飾することで触媒活性を向上させる研究も行っています。

カーボンニュートラル実現に向け、水素エネルギーを普及させる「水素社会」の構築が重要です。本研究では、水素製造法としてアルカリ水電気分解に着目し、希少で高価な白金に代わる電極材料を模索しています。白金に電子構造が類似するタングステン炭化物（WC）が候補として挙げられてきましたが、WC自体に高い活性はありません。そこで、WCと遷移金属の相互作用を期待し、WC粉末をNiやCoを結合相として焼結した超硬合金を検討しています。

合金構造を利用した多孔質触媒の作製に関する研究を行っています。触媒前駆体としてアモルファス合金を利用し、この合金に化学処理を施すことで選択的に合金中の一成分を溶出させることができる脱合金法を用いて、多孔質構造を制御する研究を行っています。

また、この多孔質触媒上に金属有機構造体（MOFs）を修飾することで触媒活性を向上させる研究も行っています。