金属フリーのドープ炭素材料を酸素還元反応の電極触媒として

グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、秩序化メソポーラス炭素などの炭素材料は、導電性が高く、機械的および化学的安定性が高く、特に高い比表面積などの有利な特性により、燃料電池での使用に多くの注目を集めています。これらの材料を窒素や、あまり一般的でない他の元素でドーピングすることで、電子的特性が変化し、燃料電池における酸素還元反応（ORR）の電極触媒として特に適したものとなります。本論文では、さまざまな元素でこれらの異なる種類の炭素材料のドーピングに使用される合成方法と、グラファイト化の程度、ドーパント含量、ドーパント構成、比表面積などの物理化学的特性を調査するために用いられる特性評価手法についてレビューします。さらに、燃料電池における酸素還元の電極触媒としての応用についてもレビューします。最後に、N-ドープ炭素材料におけるORRの可能なメカニズムについて批判的に議論し、商業的なPt/C電極触媒のメカニズムと比較します。