水素発生触媒の活性サイトの電気化学的な可視化に成功―白金に代わる安価な新触媒の高性能化研究促進へ：金沢大学/東北大学/筑波大学ほか
(2019年12月2日発表)
金沢大学、東北大学、筑波大学などの共同研究グループは12月2日、世界最高レベルの空間分解能を持つ走査型電気化学セル顕微鏡を開発し、水素発生反応の触媒として期待されている二酸化モリブデン（MoS2）ナノシートの触媒活性サイトを電気化学的にイメージングすることに成功したと発表した。効率的な水素発生触媒の開発への貢献が期待されるという。
開発した走査型電気化学セル顕微鏡（SECCM）は、ナノテクノロジーの研究などに欠かせない道具である走査型プローブ顕微鏡の一種。
走査型プローブ顕微鏡は探針（プローブ）を試料表面に走査させて試料を観察するのに対し、SECCMは電解液を充填したナノスケールのピペットを探針として用いて試料表面に液滴（電気化学セル）を形成し、試料表面の電気化学活性を電流や電位のイメージとして可視化する装置。研究グループはナノピペットを微細化するとともに装置を改良し、世界最高の空間分解能を達成した。
水素社会に向けて水素ガスの需要が高まっているが、水素を供給する方策の一つとして注目されているのが触媒による水素生成で、現在、触媒能が高い白金（Pt）などで研究が進められている。だが、Ptは高価なことから、それに代わる触媒として非常に安価で量産可能な遷移金属カルコゲナイド製のナノシートに期待が寄せられている。今回研究対象となった二酸化モリブデン（MoS2）ナノシートはこの遷移金属カルコゲナイド製ナノシートの一つ。
ただ、MoS2ナノシートはPtに比べて触媒能が低く、この向上が最大の課題になっており、発生効率の改善に向け、水素発生反応（HER）活性サイトの解明などが求められていた。
研究グループは、開発したSECCMを用いてMoS2ナノシートのHER活性サイトを観察した。その結果、MoS2ナノシートのエッジ部分でHER活性が高いこと、MoS2ナノシートのHER活性と密接な関係がある硫黄の欠陥をSECCMで形成すると、その部分のHER活性が亢進されること、大気中で試料を保管した際にエッジ部分から優先的に劣化が進み、HER活性が平坦部分よりも減少すること、などが明らかになった。
これらの成果は水素発生用触媒開発の設計に資するもので、Ptに代わる新触媒の開発や高性能化が期待されるとしている。
