2007 Fiscal Year Annual Research Report
金属/酸化物ナノヘテロ界面の雰囲気依存構造変化のメカニズムに関する研究
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18360322
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
香山 正憲 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, ユビキタスエネルギー研究部門, 上席研究員 (60344157)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 孝治 独立行政法人 産業技術総合研究所, 主任研究員 (40357439)
秋田 知樹 独立行政法人 産業技術総合研究所, 主任研究員 (80356344)
田中 真悟 独立行政法人 産業技術総合研究所, 研究員 (50357448)
前田 泰 独立行政法人 産業技術総合研究所, 研究員 (30357983)
市川 聡 大阪大学, 学内共同利用施設等, 特任助教 (80403137)
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| Keywords | ヘテロ界面 / 金ナノ触媒 / 電子顕微鏡 / 第一原理計算 / PAW法 / ケルビンフォース顕微鏡 / セリア / HAADF-STEM法 |
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| Research Abstract |
(1)電子顕微鏡観察では、まず、高温加熱処理におけるAu/CeO_2系のAu粒子の成長挙動観察を行った。雰囲気依存効果として、水素雰囲気加熱では、Au粒子のオストワルド成長が抑制されることが判明した。還元雰囲気下でのCeO_2表面の酸素空孔がAu原子の拡散を抑制するためと考えられる。続いて、CeO_2表面上のAuナノ粒子のHAADF-STEM観察を行い、Au/CeO_2界面の詳細な原子列の配列構造を観察することに初めて成功した。界面優先方位が観察され、界面原子層間の間隔や周縁部のAu原子の様子を観察することに成功した。
(2)表面科学実験では、ケルビンフォース顕微鏡(KFM)を導入し、測定を開始した。まず、Au/HOPG系の観察を行った。これは、原子状酸素がAu表面に吸着するとの最近の報告を検討するためであり、Au/酸化物モデル触媒の雰囲気依存性を調べる前にAu/HOPG系での酸素曝露の影響を調べた。電離真空計をつけたままAu/HOPGを酸素曝露した。これは予定している実験条件のうち最も原子状酸素が発生しやすい条件であるが、酸素吸着による表面電位の変化は見られなかった。一方で、表面電位の測定値がAuの形状に影響され、測定精度が0.1eV程度まで落ちてしまうという問題が明らかになり、今後の課題として残された。
(3)第一原理計算では、前年度までに検討したDFT+Uの手法を取り入れたPAW法第一原理計算を、電顕で観察されたCeO_2(111)/Au(111)界面構造に適用した。O終端とCe終端のCeO_2(111)表面モデルにAu原子層を積層させた(1×1)モデルを扱い、界面平行な相対位置(Au原子の積層サイト)毎に検討した。HAADF-STEM法による原子層間隔と比較することで、界面のstoichiometry効果を考察した。
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