2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオン液体－量子ビーム照射法を利用した高機能酸素還元電極触媒の創製
| Project/Area Number |
15H03591
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
津田 哲哉 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90527235)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清野 智史 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90432517)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 量子ビーム / 電極触媒 / 燃料電池 / イオン液体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
イオン液体－量子ビーム照射法により、ナノ粒子を合成することのできるイオン液体はカチオンにジアルキルイミダゾリウムを有するものに限られているのが現状である。これは量子ビーム照射に対する安定性が、他のイオン液体系と比較して低いことに起因している。つまり、このイオン液体系は量子ビーム照射時に水素ラジカルや溶媒和電子などの還元種が発生しやすく、ナノ粒子調製と引き換えにごくわずかではあるが分解する。イオン液体は他の溶媒系よりも高価であることから、通常、イオン液体を意図的に分解させながら使用することはない。これは産業化を見据えたときに大きな問題となりうるため、平成27年度はイオン液体－量子ビーム照射法に適したイオン液体の合成に注力して研究を行った。このプロセスで使用するイオン液体は安価である、環境調和性に優れる、合成・脱水が容易である、より多くの水素ラジカルや溶媒和電子が生成し金属塩の溶解度が高いといった特徴を有することが好ましい。このような観点からイオン液体の設計を行ったところ、複数のイオン液体系がその候補に挙がった。例えば、グライムと1,3-ジアルキルイミダゾリウム ハライドから構成される溶媒和イオン液体である。このイオン液体系の調製は極めて簡便であり、グライムと有機塩を任意の比で混合するだけである。しかし、残念ながら予想したような物性は発現せず、ここでの目的には不適であることがわかった。一方、同様の観点から設計したコリン系イオン液体については室温付近で比較的安定な液相を有することが明らかとなったため、白金塩を添加して加速器電子線を照射したところ、白金ナノ粒子の生成を確認することができた。平均粒径が2.0～4.0 nm程度のPtナノ粒子単分散イオン液体を得ることに成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
安価、環境調和性に優れる、合成・脱水が容易、金属塩が溶解するといった特徴を有するコリン系イオン液体を合成することに成功し、このイオン液体系にPt塩を添加して、イオン液体－量子ビーム照射法によるナノ粒子の調製を行ったところ、Ptナノ粒子が得られた。さらに、得られたPtナノ粒子単分散イオン液体にカーボンナノチューブを添加し加熱撹拌すると、スパッタリング法で調製したPtナノ粒子単分散イオン液体の場合と同様に（RSC Adv., 2, 8262-8264 (2012).）Ptナノ粒子をカーボンナノチューブ上へ担持することができた。これは次年度以降の調査項目の1つであることから、現在までの進捗状況は当初の計画以上に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は研究計画調書に記述した実施計画に基づいて、高機能白金ナノ粒子の調製に取り組む。得られたナノ粒子については、高分解能透過型電子顕微鏡を用いるなどの方法により評価する。ターゲットとする構造のナノ粒子ができない場合には、一旦、合金ナノ粒子を調製した上で構造制御する方法を検討する予定である（既に調査済）。今年度同様、研究が予想以上に進んだ場合には、研究計画を再構築し、ナノ粒子調製にとどまらず、イオン液体と量子ビーム技術に立脚したより新規性の高い研究課題を新たに提案することを考える。
|
