• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

金属ナノ粒子の水素化触媒反応特性の原子レベル解明

Publicly Offered Research

Project AreaFrontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
Project/Area Number 24108501
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

有賀 寛子  北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教 (90570911)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Keywords触媒 / ミュオン / 酸素欠陥 / TiO2 / 水素 / 二酸化チタン
Research Abstract

本年度は,TiO2内に存在する酸素欠陥に捕捉されたmuonには,室温付近で電子を非常に弱く束縛した状態があることを見出した.
Muonは水素様粒子として知られており,平均寿命2.2 μsで崩壊する時,主にスピン方向に陽電子を放出するため,崩壊直前のmuonのスピンの向きを観測することができる.そのため,外部磁場による摂動を加えることでmuonの電荷状態を知ることができる.このような性質を使い,触媒や光触媒内部での水素の分布や電荷分布を明らかにしていくことを,本研究の目的としている.
我々は,まず,触媒担体や光触媒として広く用いられているTiO2内の水素,更に,欠陥構造内の水素の状態を明らかとすることとした.TiO2内の水素や欠陥構造内は,band gap内,もしくは,band gap付近にエネルギー準位を有するため,TiO2全体の物性や化学特性を大きく変化させることが知られており,これらを制御することが求められているが、電子状態の空間分布など基礎的なことがわかっていないのが現状である。そこで、muonをプローブとした測定を行った.試料は,構造の制御が比較的容易な単結晶基板を用いた.外部磁場(縦磁場、横磁場)を印加しながら,muonの回転を観測する(μSR法)ことで,酸素欠陥でmuonが安定化(準安定)すると,これまで考えられていなかった,muonに非常に弱く束縛された電子が室温付近で存在することがわかった.これは,酸素欠陥に水素が補足されると伝導帯に近いエネルギー準位を持つshallow stateを形成することを示唆している。欠陥と水素が導入されたTiO2は,特異な物性や光触媒能を示すことが近年報告されているが,本年度,新しく見出したstateが,これらの起源の一つである可能性が高い.このように、一つ一つの性質の起源を原子レベルで解明していくとこで,TiO2を始めとする,触媒や光触媒の機能の制御に繋がるものと考えられる。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Detection of oxygen vacancy in rutile TiO2 single crystal by μSR measurement2014

    • Author(s)
      Hiroko Ariga, K. Shimomura, K. Ishida, F. Pratt, K. Yoshizawa, W. Higemoto, E. Torikai, K. Asakura
    • Journal Title

      Journal of Physical Society CP

      Volume: 2 Pages: 10307-10307

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] New Prospects for the Characterization of Heterogeneous Catalysts by using Slow Muon Spectroscopy2014

    • Author(s)
      Francesco Mauriello, Hiroko Ariga, Naoyoshi Murata, Kiyotaka Asakura
    • Journal Title

      Journal of Physical Society

      Volume: 2 Pages: 10306-10306

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation and structure of a single Au atom on the TiO2(110) surface: control of the Au–metal oxide surface interaction2013

    • Author(s)
      K. Asakura, S. Takakusagi, H. Ariga, W.-J. Chun, S. Suzuki, Y. Koike, H. Uehara, K. Miyazaki, Y. Iwasawa
    • Journal Title

      Faraday Discussions

      Volume: 印刷中 Pages: 165-177

    • DOI

      10.1039/c2fd20131c

    • NAID

      120005356862

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anisotropic growth of a nickel trimer formed on a highly-stepped TiO2(110) surface2013

    • Author(s)
      Hiromitsu Uehara, Muhammad Haneef Bin Hanaffi, Yuichiro Koike, Keisuke Fujikawa, Shushi Suzuki, Hiroko Ariga, Satoru Takakusagi, Wang-Jae Chun, Yasuhiro Iwasawa, Kiyotaka Asakura
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters

      Volume: 570 Pages: 64-69

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2013.02.053

    • NAID

      120005307929

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fine tuning and orientation control of surface Cu complexes on TiO2(110) premodified with mercapto compounds: the effect of different mercapto group positions2013

    • Author(s)
      Satoru Takakusagi, Hirotaka Nojima, Hiroko Ariga, Hiromitsu Uehara, Kotaro Miyazaki, Wang-Jae Chun, Yasuhiro Iwasawa, Kiyotaka Asakura
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 15 Issue: 33 Pages: 14080-14088

    • DOI

      10.1039/c3cp51425k

    • NAID

      120005451566

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alkali-Metal-Promoted Catalysis with Platinum / Titanium Dioxide for Formaldehyde Oxidation at Ambient Temperatures2012

    • Author(s)
      C. Zhang, Asakura et al.
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition in English.

      Volume: 51 Issue: 38 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1002/anie.201202034

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Remarkable enhancement of Cu catalyst activity in hydrogenation of dimethyl oxalate to ethylene glycol using gold2012

    • Author(s)
      Y.-n. Wang,a X. Duan, J. Zheng, H. Lin, Y. Yuan, H. Ariga, S. Takakusagi, K. Asakura
    • Journal Title

      Catalysis Science & Technology

      Volume: 2 Issue: 8 Pages: 1637-1639

    • DOI

      10.1039/c2cy20154b

    • NAID

      120005228620

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] TiO2表面構造と触媒機能2014

    • Author(s)
      有賀寛子
    • Organizer
      物構研サイエンスフェスタ2013
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場, つくば市, 茨城県
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] μSR measurements of a reduced rutile TiO2 single crystal; a model systeml for photocatalyst2014

    • Author(s)
      Hiroko Ariga, K. Shimomura, A.D. Pant, K. Ishida, Y. Yokoyama, F.L. Pratt, I. Shiraki, A. Drew, E. Torikai, K. Nagamine, K. Asakura
    • Organizer
      The 13th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance
    • Place of Presentation
      Sunstar Hotel, Grindelwald, Switzerland
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素化脱硫触媒 Ni2P(0001)表面上での水素挙動2013

    • Author(s)
      有賀寛子
    • Organizer
      第93回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス(草津)
    • Year and Date
      2013-03-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of oxygen vacancy in TiO2 single crystal by μSR2013

    • Author(s)
      Hiroko Ariga, K. Shimomura, K. Ishida, F. Platt, K. Yoshizawa, W. Higemoto, E.Torikai, K. Asakura
    • Organizer
      International Symposium on Science Explored by Ultra Slow Muon (USM2013)
    • Place of Presentation
      Kunibiki Messe, Matue, Japan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Surface structure and reactivity of Ni2P surfaces in the atomic level2012

    • Author(s)
      Hiroko Ariga
    • Organizer
      17 TH MALAYSIAN CHEMICAL CONGRESS (17MCC) 2012
    • Place of Presentation
      Putra World Trade Centre(マレーシア)
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~q16691/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi