2019 Fiscal Year Annual Research Report
共スパッタ法と電析法による糖類分析用半コアシェルナノ粒子埋め込み炭素電極の開発
| Project/Area Number |
17H03081
|
|---|
| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
丹羽 修 埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (70392644)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80533190)
芝 駿介 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 助教 (70823251)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 電気化学 / ヘテロダイマー / メッキ / 糖類 / スパッタリング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、オリゴ糖などの分子量の高い糖類に強い触媒的な酸化反応を行う半コアシェル構造の合金ナノ粒子が埋め込まれたナノカーボン薄膜電極の開発を目的とする。具体的には、共スパッタ法を用いて、金属ナノ粒子が埋め込まれたカーボン薄膜を形成後、異種金属をナノ粒子電極上のみ電析させることで半コアシェル状構造を形成した後、オリゴ糖類で電極の触媒活性を評価する。2018年度は、下地のカーボン膜に埋め込む金属をパラジウム（Pd）, 電析する金属をニッケル（Ni）としたヘテロ構造で、活性が高いことを明らかにした。例えば、Ni@Pdヘテロダイマーで修飾されたカーボン薄膜では、Niナノ粒子のみ修飾した膜に比較して、電位掃引によってNi表面の水酸化物が酸化されて過酸化物になりそれが還元側で水酸化物に戻る反応が向上する。
2019年～2020年度は、Ni/Pdヘテロダイマー修飾カーボン薄膜の透過型電子顕微鏡による構造観察を行い、各Ni粒子の表面のみ水酸化され内部はNi金属であることを明らかにした。また、活性が高いとされる、より小さなNiナノ粒子をPd上に電析させるため条件検討を行い、電析電位を変えることで、Niナノ粒子の微細化に成功した。微細化することで、表面の過酸化物の形成速度が速いことを確認した。さらに、PdとNi各ナノ粒子の間の結合は、カーボン上にNiナノ粒子を形成した場合に比べ強く、前者は電極を超音波洗浄してもナノ粒子は殆ど残っているのに対して、後者はかなり脱落することが分った。Ni/Pdヘテロダイマー修飾カーボン薄膜の電気化学的糖酸化特性では、Niナノ粒子を修飾したカーボン薄膜に比べて、極めて大きな電流値が得られること、その差は糖の濃度が増加するに従って広がることが分った。この結果は、ヘテロダイマー構造によりNiの電気化学触媒活性が大幅に向上し、糖酸化特性が大きく向上したことを示している。
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(11 results)
