2018 Fiscal Year Annual Research Report
Developing Iron-Noble metals Catalyst for the Synthesis of tall CNT forest under extreme conditions
Project/Area Number |
17K14090
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
桜井 俊介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (30586293)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | カーボンナノチューブ / 触媒 / 合金 / CVD |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水素による前処理なしなどの過酷プロセス下での高効率CNT成長技術開発を目的とし、1.合金化触媒鉄粒子におけるCNT成長触媒活性の発現メカニズム解明ならびに2.過酷なプロセス下におけるCNTフォレスト成長に最適な合金化触媒の開発を行った。 最終年度である平成30年度では、特に1.合金化触媒鉄粒子におけるCNT成長触媒活性の発現メカニズム解明について、触媒微粒子の化学状態分析や形状観察による各種分析を行い、重要な知見を得た。特にX線光電子分光(XPS)による、鉄および貴金属原子の化学状態分析により、貴金属原子と混合された触媒においては、水素なしの不活性雰囲気加熱のみで鉄原子は少なくとも部分的に還元されていること、および続く大気中暴露においても酸素による鉄の酸化が抑えられている合金構造を有していることを明らかにした。このことから、微量混合された貴金属原子が触媒として作用することで、不活性雰囲気においても酸化鉄が鉄+酸素に分解する反応が進行し、これによりCNT成長活性のある鉄-貴金属合金粒子が形成されるものと考えられる。 研究期間全体を通じて、2.過酷なプロセス下におけるCNTフォレスト成長に最適な合金化触媒の開発も行った。その結果、鉄金属元素に対して予想外の微小量である1原子%以下のイリジウム、プラチナ、ロジウムの添加によって、鉄微粒子触媒のCNT成長活性が大幅に改善されることが分かった。単層CNTの成長効率としては、水素ガスによる還元処理なしでも、従来のプロセスと同等のCNT収量・高さ・結晶性のデータを得ており、大きな進捗が認められた。これは長尺単層CNTの製造プロセスのさらなる低コスト化に向けても重要な成果である。
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Research Products
(3 results)