任意のコア構造を有するマルチコンポーネント金属ナノ粒子作製法の確立

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K17445
• Research Institution: National Institute of Technology, Toyama College
• Principal Investigator: 迫野 奈緒美 富山高等専門学校, 物質化学工学科, 助教 (10734387)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ナノ粒子 / 気相生成 / コア-シェル / 構造解析

Outline of Annual Research Achievements

二種類の異なる金属で構成される二元金属コア-シェル型ナノ粒子は、金属ナノ粒子の中でも特に触媒活性が高いことが知られている。液相中における金属イオンの還元によるナノ粒子作製は、コアおよびシェルとなる金属がイオン化傾向に依存しており、その順序を入れ替えた粒子を作製するには煩雑な操作を必要とするなど、ナノ粒子作製の自由度は低い。本研究では、液相中における金属イオン還元法とは異なる気相合成法を用いて、イオン化傾向の影響を受けないコア-シェル型ナノ粒子の簡便な作成法を確立することを目的とした。
平成29年度は、産前・産後休暇および育児休暇を取得していたため、ほぼ進んでいない。
平成30年度は、休暇取得前に進めていた、コア-シェル型ナノ粒子について、コア-シェル構造の確認、および生成したナノ粒子の触媒活性について評価していく予定である。また、複数金属から構成される多成分金属ナノ粒子の作製も同時に試みる予定である。
触媒活性評価に関して、具体的にはグルコース酸化反応におよぼす触媒活性の評価を行う。この反応は、用いる金属触媒をコア－シェル構造にすることで触媒活性が変化することが既に報告されている。Auナノ粒子およびAgコア－Auシェルナノ粒子で触媒活性を比較し、本手法で作製したナノ粒子が同様の傾向を示すか検討する。また、液相合成で生成したナノ粒子と気相合成で生成したナノ粒子の性能の比較も行い生成法の影響も議論する。
複数金属から構成される多成分金属ナノ粒子に関して、具体的には次のような実験装置の組み立てを考えている。3種類以上の場合、直線型やY字型等、様々な電気炉の連結手法が考えられる。直線型にすることで多層に積層した複合ナノ粒子の作製、Y字型にすることでクラスターインクラスター型複合ナノ粒子を作製可能であると考える。それぞれの実験装置を組み立てナノ粒子作製を行い構造評価を行っていきたい。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

平成29年度は、産前・産後休暇および育児休暇を取得していたため遅れている。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度は、生成された複合ナノ粒子について、さらに詳細な構造解析を進める。また、気相中におけるナノ粒子生成に関する生成メカニズムに関しても議論していきたい。さらに、生成したコア-シェル型ナノ粒子を用いて、触媒活性評価も行う。具体的には、グルコース酸素酸化反応に対する触媒活性評価を行う。Auナノ粒子、Agナノ粒子、複合ナノ粒子をそれぞれ生成し、それぞれについての触媒活性の比較を行い、本手法で生成したナノ粒子が液相中で生成したナノ粒子と同様の傾向を示すか検討する。また、液相合成で生成したナノ粒子と気相合成で生成したナノ粒子の性質の比較を行い、生成法の影響も議論する。
さらに、3種類以上の金属を用いたマルチコンポーネント金属ナノ粒子の創製も行いたい。3台あるいはそれ以上の電気炉を連結させ、複数金属から構成される多成分金属ナノ粒子の作製を試みる。2種類の金属を用いる際には電気炉を直線に連結したが、3種類以上の場合、目的とするナノ粒子の構造に合わせ、直線型、Y字型等、様々な電気炉の連結手法が考えられる。Y字型にすることで、コアとなる金属がAgとPdの混合ナノ粒子、シェルとなる金属がAuのみとなる、クラスターインクラスター型Ag・Pd-Au複合ナノ粒子を生成することが予想される。また、直線型にすることで、多層に積層した複合粒子の生成も可能と考えられる。近年の研究から、Ag-Au-Ag積層ナノ粒子はバイオセンシングプローブへの利用も示唆されており、幅広い分野で利用できる複合ナノ粒子が生成できる可能性がある。複雑な多成分金属ナノ粒子の作製を通じて、本手法による金属ナノ粒子作製が応用的利用性の高いものである事を明らかにしたい。

Causes of Carryover

(理由)
平成29年度は産前・産後休暇および育児休暇を取得していたために、研究はほぼ進んでいないため。
(使用計画)
休暇取得前まで進めていた複合ナノ粒子の生成メカニズムについての議論を行う。そのために、条件の異なる複合ナノ粒子を複数合成し、それぞれの粒子構造に関して比較・検討を行う。また、気相中で生成したコア-シェル型ナノ粒子の触媒活性評価も行う。具体的には、グルコース酸素酸化反応における触媒活性の評価を行う。この反応は、用いる金属触媒をコア-シェル構造にすることで、触媒活性が変化することがすでに報告されている。Auナノ粒子およびAgコアAuシェルナノ粒子で触媒活性の比較を行い、本手法で作製したナノ粒子が同様の傾向を示すか検討する。また、液相合成で生成したナノ粒子と気相合成で生成したナノ粒子の性能の比較も行い、生成法の影響も議論する。さらに、3台あるいはそれ以上の電気炉を連結させ、複数金属から構成される多成分金属ナノ粒子の作製を試みる。これらの結果を元に、論文発表や学会発表等を積極的に行っていきたい。