2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of different-metal-frame-terminated metal nano-particles
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16K14397
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
和田山 智正 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (20184004)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 合金ナノ粒子 / 電極触媒 / 構造安定化 / ナノフレーム終端 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単味金属ナノ粒子は、表面の原子配列（面方位）ごとに反応活性が異なるとともに、エッジサイトを起点として互いに衝突・凝集する結果、表面積が低下し失活することが一般的である。そのため工業材料としての金属やその合金触媒の成否は、ナノ粒子表面における原子配列に依存した化学反応性（活性）とその活性なミクロ構造を如何に安定化することができるかにある。金属ナノ粒子の構造制御は、その表面ミクロ構造制御を含めきわめて困難な技術課題である。これまで、Ptナノ粒子のエッジサイトをAu原子で終端し、化学反応性制御とナノ構造安定性の向上をねらった実験的アプローチは、国内・国外を通じてほとんど例がなく、学問的にも技術的にも挑戦すべき研究課題である。そこで本研究に於いては、Ptナノ粒子エッジサイトのような配位不飽和部を化学的に安定なAu原子により選択的に終端したナノフレーム構造を構築し、ナノ粒子（構造）の安定化を目指した。具体的には、Ptナノ粒子をアークプラズマ堆積（APD）により高配向性グラファイト（HOPG）基板上に堆積後、Auを追加APDする際の基板温度や堆積速度・堆積量などをファクターとして様々なナノフレーム終端触媒粒子を作製し、得られた試料のサイクリックボルタメトリー(CV)測定を行い、追加堆積したAu粒子の存在するナノ粒子表面サイトを検討した。さらにAu原子のPt/Pt-Coコアシェルナノ粒子表面における存在状態について、HAADF-STEMやXAFS解析により詳細に解析した。その結果、本研究で採用した合成方法により明瞭なPt/Pt-Coコアシェルナノ粒子が形成されること、さらにAuはナノ粒子上のエッジやコーナーなどの配位不飽和サイトに優先的に析出する傾向にあるものの、一部テラス表面にも存在していること、またPt-PtあるいはPt-Co結合長について明確にできた。
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