2016 Fiscal Year Research-status Report
革新的金属ナノ材料創製へ向けた結晶構造制御技術の確立
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15K17831
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
草田 康平 京都大学, 理学研究科, 特定助教 (50741857)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 結晶構造制御 / ルテニウム / ロジウム / パラジウム / 触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は「新規結晶構造を有する金属ナノ粒子の開発」として昨年度に引き続き、純金属はロジウムの結晶構造の制御を行った。通常全温度領域で面心立方（fcc）構造を有するロジウムで六方最密（hcp）構造の合成を試みたが未だ作製には至っていない。しかし、昨年度hcpロジウムの合成検討を行う中で発見された新規のロジウム炭化物は放射光実験および原子分解能STEM観察により構造が決定され、その電子状態も放射光および計算により従来のfcc構造のロジウムとは全く異なることが明らかとなった。また、固溶体合金の結晶構造制御にも取り組み、Ruリッチな組成においてPt－Ru系の結晶構造の制御に成功した。さらに、当初Pt－Ru系などの固溶合金が存在する系より作製が困難であると予想されていたバルクでは固溶体を形成しないAu－Ru系、Pd－Ru系において、fcc構造・hcp構造の制御に成功した。固溶体合金においては、金属塩の還元速度を制御することにより、結晶構造を制御する方法、水素雰囲気下で加熱することにより粒径の成長や粒子間の凝集を抑制し結晶構造のみを変化させる方法を開発した。物性における結晶構造制御の影響も調査をはじめ、得られたPdRu合金はhcp構造で特定の触媒反応においてfcc構造よりも高い耐久性を示すことが明らかとなった。
「新規fcc-Ruナノ粒子の構造形成メカニズムの解明」としては放射光施設においてXAFSおよびin-situXRD実験を行い、hcpおよびfcc構造の形成過程での違いを観測した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
上記のように、当初Pt－Ru系などの固溶合金が存在する系より作製が困難であると予想されていたバルクでは固溶体を形成しないAu－Ru系、Pd－Ru系において、fcc構造・hcp構造の制御に成功し、特にPdRu合金はhcp構造で特定の触媒反応においてfcc構造よりも高い耐久性を示すなど物性の変化も観測に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
「新規結晶構造を有する金属ナノ粒子の開発」としては作製に成功していないロジウムをはじめとした単金属に加え、様々な固溶体合金において研究を引き続き行っていく。また、作製が成功した物質に関しては従来の材料との物性の比較を行い、結晶構造制御の物性に及ぼす影響を調べる。
「新規fcc-Ruナノ粒子の構造形成メカニズムの解明」としては放射光施設でのin-situ XAFSやXRDなどの分析実験に加え、その他前駆体の検討など合成実験から条件を変えることにより、結晶構造制御メカニズムの解明を目指す。
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[Journal Article] First-Principles Calculation, Synthesis and Catalytic Properties of Rh1-xCux Alloy Nanoparticles2017
Author(s)
T. Komatsu, H. Kobayashi, K. Kusada, Y. Kubota, M. Takata, T. Yamamoto, S. Matsumura, K. Sato, K. Nagaoka, H. Kitagawa
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Journal Title
Chemistry - European Journal
Volume: 23
Pages: 57-60
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A Synthetic Pseudo-Rh: NOx Reduction Activity and Electronic Structure of Pd-Ru Solid-solution Alloy Nanoparticles2016
Author(s)
K. Sato, H. Tomonaga, T. Yamamoto, S. Matsumura, N.D. Zulkifli, T. Ishimoto, M. Koyama, K. Kusada, H. Kobayashi, H. Kitagawa, K. Nagaoka
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 28265
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Development of New Alloy Nanomaterials for Catalytic Applications on the Basis of DOS Engineering2017
Author(s)
Kohei Kusada, Dongshuan Wu, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Katsutoshi Sato, Katsutoshi Nagaoka, Xie Wei, Nor Diana Binti Zulkifli, Yusuke Nanba, Michihisa Koyama, Hiroshi Kitagawa
Organizer
日本化学会 第97春季年会 (2017)
Place of Presentation
慶應義塾大学 日吉キャンパス（神奈川県・横浜市）
Year and Date
2017-03-16 – 2017-03-16
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