2017 Fiscal Year Annual Research Report
軽元素との合金化および結晶構造制御による新規貴金属ナノ物質材料の開発
| Project/Area Number |
17J10244
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
脇坂 拓生 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
|
| Keywords | 炭化物 / ロジウム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、新規金属炭化物の合成及び、結晶構造制御による新規貴金属ナノ粒子の合成を目的とした。これまでにTCNQなどの電子受容体を用いた新規の合成手法により、ロジウム炭化物の合成に成功していた。ロジウム炭化物は相図上でも存在せず、新規の物質であるが、その電子状態や形成メカニズムは明らかになっていなかった。本年度は得られたロジウム炭化物に関する各種測定を行った。まず、これまではXRD等を用いた構造の同定を行ってきたが、X線は軽元素である炭素の検出に適しておらず、炭化物中の炭素の正確な位置や、組成比等を求めることができなかった。そこで、炭素の検出に適した、中性子回折測定を行い、それらの同定に成功した。また、ロジウム炭化物の電子状態を明らかにするため、HAXPES測定によりバレンスバンドの構造を確認し、構造を詳細に理解するため、第一原理計算により求めたDOSと比較を行った。これらの形状・特徴は似通っており、電子状態を詳細に理解することができた。さらに、SQUIDによる磁性評価を行ったところ、電子状態と良い整合性を示した。また、本年度は形成メカニズムに関する研究も行った。特に炭化物合成の鍵である電子受容体の反応中の働きを確認することが重要であり、これを明らかにすることが他の金属炭化物の合成に繋がると考えられる。反応中の状態を確認するため、合成中の溶液のUV測定を行った。電子受容体は反応中で金属前駆体の還元を抑制していることが分かった。これは当初予想していた通りの働きであり、他の金属においても同様のコンセプトが適用できる可能性がある。また、合成中の溶液に関して、TEM観察も行うと、電子受容体の有無で結晶成長に大きな違いが現れることが分かり、顕微鏡観察においても電子受容体による還元の抑制が確認された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は主に得られたロジウム炭化物に関する各種測定を行った。中性子回折による構造、組成の同定、HAXPESとDOSによる電子状態の解析など、計画以上に進展していると言える。形成メカニズムについても反応溶液のUV測定等により、部分的に明らかにすることができた。また、新規金属炭化物の合成や結晶構造制御による新規貴金属ナノ粒子の合成について、様々な手法を用い合成を試みたが、未だに成功に至っていない。しかし、新規物質合成につながる手がかりも一部得られており、今後、合成成功に至ると十分期待できる。
以上の結果から、全体的に研究は順調に進んでいると思われる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、新規炭化物及び結晶構造制御を目指し、合成を行う。炭化物については、通常炭化物を形成しない貴金属を中心に試行を続ける。ロジウム炭化物の合成例を参考に、他の金属に応用していく。特に、各種金属に適した電子受容体の選択が重要であると考えられる。結晶構造の制御についても、ロジウムを中心に4d、5d金属を幅広く扱っていく。結晶構造制御については系統的な手法は存在しないため、既存のナノ粒子の合成手法にとらわれず、数多くの合成を試みる必要がある。
また、合成に成功したロジウム炭化物についても、触媒活性等、測定を続けて行う。他の金属についても合成に成功した場合、同様に測定を行い、系統的な合成手法の確立を目指す。
|
