2015 Fiscal Year Research-status Report
金属間化合物制御によるコア―シェル型触媒の高機能化
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15K18243
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
轟 直人 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (10734345)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 燃料電池 / 電極触媒 / 白金 / コバルト / 金属間化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では2元合金単結晶基板を固体高分子形燃料電池正極材料のモデル触媒とし、金属間化合物の形成が電極触媒特性に与える影響を調査することを目的としている。本年度はPt3Co(111)合金単結晶について熱処理条件の違いが構造と電極触媒特性に与える影響を調査した。
まず先行研究により超格子構造を形成すると報告されている条件(1200℃・1min熱処理後、700℃・15hr保持)で試料熱処理を施し、構造評価を行った。しかしながら、超高真空中での低速電子線回折、大気中でのX線構造解析のどちらの結果からも超格子構造に起因する回折パタンは現れなかった。熱処理後の合金単結晶表面のEBSD像を観察したところ、表面のかなりの部分に他の結晶面((110), (100)など)が現れていることが分かり、上記測定手法で超格子構造が確認されなかった理由が、用意した単結晶試料そのものの(111)面への表面配向性が極めて低いことによることがわかった。
構造評価により超格子構造が確認されなかったが、超格子構造を形成し得る熱処理を施したPt3Co(111)試料の触媒特性を評価したところ、清浄Pt(111)試料に対し約10倍のORR活性を発現し、初期活性、耐久性ともに通常の熱処理条件(1200℃, 1min熱処理後、１℃/1秒で降温）を施したPt3Co(111)試料に対して高かった。したがって、以上の結果は超格子構造の形成が電極触媒の高機能化に有効であることを示唆している。
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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
本年度は研究計画書で予定していたPt3Co(111)合金単結晶試料について超格子構造の形成が電極触媒特性に与える影響を示すことができた。よって、研究計画はおおむね順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り今後はIr(111)単結晶を基板とし、異種元素M(Ni,Coなど）をMBE堆積し、表面超格子構造の形成を試みる。作製した表面合金試料上にPtを堆積し、Pt/Ir-Mコアシェル系での超格子構造形成の有無の影響を調査する。
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