Surface scientific approaches to clarify the interaction between metal catalysts and carbon supports

• Project/Area Number: 23360352
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Catalyst/Resource chemical process
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: NAKAMURA Junji 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40227905)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KONDO Takahiro 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70373305)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2013: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
• Keywords: 白金 / ナノクラスター / 触媒 / 燃料電池 / 表面科学 / グラフェン / ナノカーボン / 水素

Research Abstract

The size of Pt clusters supported on graphene was successfully controlled between sub-nanometers and 4 nm. The Pt subnano-clusters show high catalytic activities for electro-oxidation of CO. The activities decrease with increasing particle size of Pt. The electronic structure of Pt clusters with subnano-meters is significantly modified compared to that of bulk Pt. That is, the carbon support effect is significant for Pt/graphene catalysts. Nitrogen-doping into graphene further modified the electronic structure and the catalytic properties of Pt clusters. The results in the research project mean that graphene-supported Pt catalysts can be applied to fuel cells.

Research Products

• [Journal Article] Rikson Asman Siburian, Takahiro Kondo, Junji Nakamura (2013)
  • Author(s): Rikson Asman Siburian, Takahiro Kondo, Junji Nakamura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: Vol. 117 Issue: 7 Pages: 3635-3645
  • DOI: 10.1021/jp311852j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グラフェンの反応性と触媒への応用 (2013)
  • Author(s): 中村潤児
  • Journal Title: 化学と工業 4 月号 Volume: Vol. 66 , No.4 Pages: 307-309
  • NAID: 10031162212
• [Journal Article] ナノカーボンの表面化学と触媒設計 (2013)
  • Author(s): 中村潤児
  • Journal Title: 超精密 Volume: Vol.19 Pages: 25-29
• [Journal Article] Support Effects of Carbon on Pt Catalysts (2013)
  • Author(s): Junji Nakamura, Takahiro Kondo
  • Journal Title: Topics in Catalysis Volume: Vol. 56 Issue: 15-17 Pages: 1560-1568
  • DOI: 10.1007/s11244-013-0144-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 4．グラフェン担持電極触媒における担体効果 (2013)
  • Author(s): 中村潤児
  • Journal Title: Electrochemistry Volume: 81 Issue: 8 Pages: 650-654
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.81.650
  • NAID: 10031178984
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グラフェンの反応性と触媒への応用 (2013)
  • Author(s): 中村潤児
  • Journal Title: 化学と工業4月号 Volume: 66 (No.4) Pages: 307-309
  • NAID: 10031162212
• [Journal Article] グラフェン担持電極触媒における担体効果 (2012)
  • Author(s): 中村潤児
  • Journal Title: 触媒 Volume: Vol. 54 Pages: 398-403
  • NAID: 10031178984
• [Journal Article] Formation Process of Pt Subnano-Clusters on Graphene Nanosheets (2012)
  • Author(s): Rikson Asman Siburian and Junji Nakamura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: Vol. 116 Issue: 43 Pages: 22947-22953
  • DOI: 10.1021/jp307327e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グラフェンを利用した燃料電池電極触媒 (2012)
  • Author(s): 中村潤児
  • Journal Title: 触媒 Volume: 54 Pages: 398-403
  • NAID: 10031117970
• [Presentation] ナノ炭素の表面化学と触媒応用 (2013)
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 一般社団法人ニューダイヤモンドフォーラム 平成24年度第3回研究会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場リサーチキャンパス(東京)
  • Year and Date: 2013-01-24
  • Invited
• [Presentation] ナノカーボンの表面化学と触媒設計 (2012)
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 超精密加工専門委員会 第64回研究会 液体に関する先端科学とデバイス分野の新展開
  • Place of Presentation: メルパルク大阪 (大阪)
  • Year and Date: 2012-10-04
  • Invited
• [Presentation] Platinum subnano-cluster catalysts on graphene nano sheets (2012)
  • Author(s): SIBURIAN, Rikson, TAKEGUCHI, Masaki, NAKAMURA, Junji
  • Organizer: 第110回触媒討論会
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス( 福岡)
  • Year and Date: 2012-09-24
• [Presentation] 燃料電池電極触媒機能と炭素担体効果 (2012)
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 第60回固体イオニクス研究会
  • Place of Presentation: 物質・材料研究機構 (茨城)
  • Year and Date: 2012-05-31
  • Invited
• [Presentation] ナノカーボン担持電極触媒と担体効果 (2012)
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場 (茨城)
  • Year and Date: 2012-05-16
  • Invited
• [Presentation] Support Effects of Nano-Carbons on the Properties of Fuel Cell Catalysts (2012)
  • Author(s): Junji Nakamura
  • Organizer: GRI symposium III
  • Place of Presentation: トヨタテクノミュージアム産業技術記念館 (Aichi, Japan)
  • Year and Date: 2012-02-02
  • Invited
• [Presentation] ナノカーボンによる燃料電池電極触媒の活性促進効果 (2012)
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 筑波大学学際物質科学研究センター(TIMS)第15回機能性分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 筑波大学(茨城)
  • Year and Date: 2012-01-28
  • Invited
• [Presentation] Platinum subnano- cluster catalysts on graphene nano sheets (2012)
  • Author(s): Siburian, Rikson, Takeguchi, Masaki, Nakamura, Junji
  • Organizer: 触媒学会第110回触媒討論会
  • Place of Presentation: 九州大学
• [Presentation] Development of Electrocatalysts for Fuel Cell (2011)
  • Author(s): Junji Nakamura
  • Organizer: チュニジア-日本 文化・科学・技術学術会議第11回大会(TJASSST'11)
  • Place of Presentation: Iberostar Saphir Palace (Tunisia)
  • Year and Date: 2011-11-13
  • Invited
• [Presentation] Preparation of Pt/Graphene Nano-Sheet for CO-Tolerant Catalyst (2011)
  • Author(s): RIKSON, Siburian, 中村潤児
  • Organizer: 第108回触媒討論会
  • Place of Presentation: 北見工業大学(北海道)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] ナノカーボン担持電極触媒と担体効果
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（つくば）
  • Invited
• [Presentation] 燃料電池電極触媒機能と炭素担体効果
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 第60回固体イオニクス研究会
  • Place of Presentation: 物質・材料研究機構 千現地区（つくば）
  • Invited
• [Presentation] ナノカーボンの表面化学と触媒設計
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 精密工学会 超精密加工専門委員会 第64回研究会
  • Place of Presentation: メルパルク大阪（大阪）
  • Invited
• [Presentation] ナノ炭素の表面化学と触媒応用
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: ニューダイヤモンドフォーラム平成２４年度第３回研究会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Invited
• [Presentation] Preparation of Pt/Graphene Nano-Sheet for CO-Tolerant Catalyst
  • Author(s): RIKSON, Siburian，中村潤児
  • Organizer: 第108回触媒討論会
  • Place of Presentation: 北見工業大学(北海道)
• [Presentation] Development of Electrocatalysts for Fuel Cell
  • Author(s): Junji Nakamura
  • Organizer: チュニジア－日本 文化・科学・技術学術会議 第11回大会(TJASSST’11)
  • Place of Presentation: Iberostar Saphir Palace (Tunisia)
  • Invited
• [Presentation] ナノカーボンによる燃料電池電極触媒の活性促進効果
  • Author(s): 中村潤児
  • Organizer: 筑波大学学際物質科学研究センター（TIMS）第15回機能性分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 筑波大学総合研究棟B（つくば）
  • Invited
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~nakamura_lab/index.html