2018 Fiscal Year Annual Research Report
表面Ｘ線分光による燃料電池用白金合金ナノ粒子のｉｎ ｓｉｔｕ解析と酸素還元活性
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16F16795
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
朝倉 清高 北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (60175164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
FEITEN FELIX 北海道大学, 触媒科学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Keywords | XAFS / 燃料電池 / BCLA+BI-XAFS / 超高感度XAFS / Pt触媒 / Pt合金触媒 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Felix E.Feiten博士との共同研究成果について報告する。
(1) 燃料電池における高活性化の中核を担う酸素還元触媒について、in situ条件下の偏光XAFS法の測定を展開した。とくに、HOPG基板上にArc Plasma法によりPtナノ粒子とPtナノ合金粒子を展開した。HOPG基板を用いているため、Pt量は10＾15 個cm＾-2と微量であり、高感度なXAFS測定が必要である。そこで、BCLA+BI-XAFS法という高感度XAFS測定法を開発して、適用した。その結果Pt-Ptの結合距離を精度良く決定することができた。特にPtCoNAuナノ粒子では高活性と高耐久性を示す。XAFS測定の結果、CoNをコアとし、その周辺にPtをシェルとしたコアシェル構造で存在し、そのPt-Ptの結合距離が2.74Aと通常のPt-Ptの結合距離より短くなっていることを見いだした。また、AuはPtの表面のステップサイトに有り、白金の溶解を防いでいることがわかり、失活防止の原因を解明した。
(2) このBCLA+BI-XAFS法は高感度でXAFSを測定するだけでなく、Range Extended XAFS法が通常の装置でもできるところに特徴がある。元素番号が隣同士のPtとAuが共存すると互いに干渉し、XAFSを測定することができないが、BCLA+BI-XAFS法ではそれぞれの信号を分離することができ、干渉なく測定できるRange Extended XAFSが可能であることを見いだした。これにより、PtのXAFSを精度良く測定できた。
(3) さらに、超高感度を実現するために特殊な電気化学測定XAFSセルを開発し、これまで全く測定ができていない10^14 個cm^-2の測定にも成功した。
以上の結果は1報の論文に発表し、現在２報を投稿中である。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Development of Surface Fluorescence X-ray Absorption Fine Structure using a Laue-type Monochromator and its Application to Sub-Monolayer-Coverage Surface in Solution2018
Author(s)
Y. Wakisaka, D. Kido, H. Uehara, Q. Yua, F.E. Feiten, S. Mukai, S. Takakusagi, Y. Uemura, T. Yokoyama, T. Wada, M. Uo, O. Sekizawa, T. Uruga, Y. Iwasawa and K. Asakura
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Journal Title
The Chemical Record
Volume: 18
Pages: 1-18
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] In-situ EXAFS Study of Pt-containing nanoparticles for the Oxygen Reduction Reaction: Understanding Pt, PtCo, PtCoN and AuPtCoN through extensive Model Building2018
Author(s)
F. Feiten, S. Takahashi, O. Sekizawa, Y. Wakisaka, T. Sakata, N. Todoroki, T. Uruga, T. Wadayama, Y. Iwasawa and K. Asakura
Organizer
XAFS討論会
