2015 Fiscal Year Annual Research Report
放射線によるナノ粒子材料創成のその場観察と機能材料の実用化
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15H02342
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山本 孝夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00174798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 貴 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70273589)
清野 智史 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90432517)
仁谷 浩明 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (20554603)
堀 史説 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20275291)
水越 克彰 東北大学, 金属材料研究所, 特任准教授 (60342523)
秋田 知樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域 電池技術研究部門 ナノ材料科学研究グループ, 研究グループ長 (80356344)
田中 真悟 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域 電池技術研究部門 ナノ材料科学研究グループ, 主任研究員 (50357448)
久貝 潤一郎 神戸市立工業高等専門学校, 応用化学科, 准教授 (80617134)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 放射線 / 構造・機能解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子材料の創製には、これまでの蓄積を活かして、協力企業に設置された加速器電子線（4.8MeV、10mA）と阪大のCo60γ線照射施設を利用した。貴金属ナノ粒子触媒の関連では、既に着手していたPtSn、PtRu、PtCuの二元系の研究を展開し、新たにPtRhの系にも着手した。粒子構造解析には、放射光を利用したXAFSと収差補正TEMを併用して、UPD法と照射を組み合わせた粒径制御したPtPd系の詳細な観察と、構造とPEFCの陰極触媒活性の相関を抽出した。本予算によりXRDは装置を更新した。これまで蓄積されてきたデータを整理し、酸化物共存・コアシェル・合金といった多様な構造の出現の支配要因を探った結果、酸化還元電位、酸化物生成自由エネルギー、二元系合金状態図の形態などを抽出し、想定される二元系ナノ粒子の生成化学反応の創成モデルの検討を開始した。PtCu系の合成時の添加剤と得られる二元構造との相関を実験的に見出したので、これを説明するモデルを案出しこれを計算化学的手法で検証するアプローチを開始した。銀担持による衛生繊維材料の合成と抗菌などの機能評価の実験を進め、抗菌性の発現の原因となる銀のナノ構造や化学形の調査をSEMやXAFS法をそれぞれ用いて調べる実験を立ち上げた。大腸菌のSEM観察も開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
XAFSのin-situ観察系を立ち上げる予定であったが、システム検討の段階に止まり、試作や実験の段階に至らなかった。しかし、二元系粒子の合成制御と触媒活性との相関については進捗が著しい。特にUPD(Under Potential Deposition)法を新たに導入し照射合成法と組合せた新たな合成ルートを開拓した。表面にPtの単原子層を持ち内部がPdであるコアシェル構造を保ちながら、粒子径が連続的に変化する試料セットを調製できた。これは特筆すべきである。
また、銀担持繊維の抗菌性能との比較対照とするためのデータとして、銀添加の有無の両条件での大腸菌の形態を、生体観察用の前処理を施してSEM撮影する試みを開始した。初歩的な観察結果を収集しつつある。また、繊維に担持した銀のXANESスペクトルから化学系を探る初歩的実験を開始し、意義あるデータが得られる見通しが付いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に開始した予備的な、新たな試料調製ルート、計算化学的検証、銀と大腸菌の存在形態の観察技術、をそれぞれ既存の知見や技術とくみあわせて発展させる。システムの検討に止まっているいｉn-situ観察系は試作の段階に進める。
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