| Project/Area Number |
20K20959
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
TOKU Yuhki 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (60750180)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 康裕 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70803740)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ナノワイヤ / 薄膜 / ナノ材料 / 金属ナノ材料 / ナノチューブ / 応力誘導 / 固相還元 / 原子拡散 / 触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，独自のコアシェル型ナノチューブの作製手法を利用し，極小の単結晶銅ナノウィスカーを創製する．極小ナノウィスカーは粒子状と異なり，高アスペクト比かつ大きな結晶露出面積を持つ新たなCO2分解触媒として期待できる．ウィスカーの創製原理は，外皮金属により密閉した空間に加熱還元された金属が析出する際，線膨張係数の差により還元金属中に圧縮応力が生ずる．このとき還元金属の原子拡散が誘起され，外皮の格子欠陥・結晶粒界を拡散した還元金属原子がウィスカー状に析出する．応力による原子拡散により創製したナノウィスカーはほぼ単結晶であり，副反応の少ないCO2の分解触媒へと応用できる．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we attempted to create a single crystal nanowhisker to overcome the current situation where the copper catalyst used for CO2 decomposition is limited to particles. We have succeeded in the mass production of multi-walled metal hollow nanostructures, which is the basis for creating nanowhiskers, by using our original method for producing core-shell type nanotubes. Furthermore, to realize large area and mass production, we have realized the production of a single crystal copper nanowhisker using a template and electrodeposition technique. Nanowhiskers can be expected as a new CO2 decomposition catalyst with a high aspect ratio and a large single crystal exposed area. It can be applied to CO2 decomposition catalysts that suppress side reactions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
環境・エネルギー問題の解決のため，二酸化炭素（CO2）の分解・利用は極めて重要である．分解には銅のナノ粒子が知られているが，分解時のエネルギー収支が悪く，実用化には至っていない．エネルギー収支の改善には，触媒作用に有効な結晶面を特定し，露出面積を増やすといった対策が有効と考えられる．そこで本研究では独自のコアシェル型ナノチューブ作製法およびテンプレート法の利用により，大量の単結晶ナノウィスカー群の作製を実施した．本成果により特定の結晶面を多く有するナノ触媒を大量生産でき，副反応の小さいCO2分解触媒として期待ができることから，世界のグリーンエネルギー研究に貢献が期待できる．
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