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2021 Fiscal Year Annual Research Report

非平衡プロセスによる新規多元金属ナノ構造体の作製と高活性電極触媒開発

Research Project

Project/Area Number 18H03927
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

鳥本 司  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60271029)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 亀山 達矢  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40646759)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords合金ナノ粒子 / イオン液体 / 金属スパッタリング / 電極触媒
Outline of Annual Research Achievements

燃料電池開発のための新たな水素キャリアとして、水素よりも高エネルギー密度であり無毒な物質として尿素が注目されている。私たちは昨年度までに、イオン液体/金属スパッタリング法を用いて2種類の金属をイオン液体に同時スパッタ蒸着することでNiAu複合ナノ粒子を作製し、尿素酸化に対してNiナノ粒子よりも高い電極触媒活性を示すことを報告した。一方で最近、Agナノ粒子が尿素酸化反応に対して高い活性を示すことが報告された(J. Electrochem. Soc., 165, B3006-B3016 (2018))。そこで本年度は、AgをNiAu複合粒子にドープすることで三元系Ni-Au-Ag複合ナノ粒子を作製し、尿素酸化活性をより高活性化することを目指した。
イオン液体に対して、Ni-Au-Ag交互配列ターゲットをスパッタリングすることで三元NiAuAg複合ナノ粒子を作製した。得られたナノ粒子をカーボンブラック(CB)粉末に担持してNiAuAgナノ粒子担持CB触媒(NiAuAg/CB)を得た。この粒子の触媒活性は、0.1 M 尿素を含む0.1 M NaOH水溶液中で測定した。CB粒子表面には、粒径5.5 nmの球状NiAuAg複合ナノ粒子が密に担持されていた。交互配列ターゲット中の各金属面積比を変化させることで、三元ナノ粒子の組成を変調させた。Au/Ag比を約4~5に固定したNiAuAg/CB触媒の尿素酸化電流密度(Ni量で規格化)は、NiAuAgナノ粒子のNi組成によって大きく変化した。尿素酸化反応に対する電極触媒活性は、Ni含有量量の多いNiAuAg 粒子において純Ni粒子よりも大きなものとなった。これらのことから、イオン液体/金属スパッタリング法によって各金属元素が複合化されたNiAuAgナノ粒子が作製でき、ナノ粒子組成によって尿素酸化に対する電極触媒活性が制御できること分かった。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Photoluminescence Properties of Quinary Ag-(In,Ga)-(S,Se) Quantum Dots with a Gradient Alloy Structure for in vivo Bioimaging2021

    • Author(s)
      Nurmanita Rismaningsih, Hiroki Yamauchi, Tatsuya Kameyama, Takahisa Yamamoto, Saho Morita, Hiroshi Yukawa, Taro Uematsu, Yoshinobu Baba, Susumu Kuwabata and Tsukasa Torimoto
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 9 Pages: 12791-12801

    • DOI

      10.1039/D1TC02746H

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Trapping of Nanocrystals at Oil/Water Interfaces: Implications for Photocatalysis2021

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsuboi, Shota Naka, Daiki Yamanishi, Tatsuya Nagai, Ken-ichi Yuyama, Tatsuya Shoji, Bunsho Ohtani, Mamoru Tamura, Takuya Iida, Tatsuya Kameyama, and Tsukasa Torimoto
    • Journal Title

      ACS Appl. Nano Mater.

      Volume: 4 Pages: 11743-11752

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c02335

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Force Mapping at the Single-Nanometre Scale2021

    • Author(s)
      Junsuke Yamanishi, Hidemasa Yamane, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Nobuhiko Yokoshi, Tatsuya Kameyama, Seiya Koyama, Tsukasa Torimoto, Hajime Ishihara, and Yasuhiro Sugawara
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 12 Pages: 3865

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24136-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 多元化合物半導体量子ドットの合成と発光材料への応用2022

    • Author(s)
      鳥本 司
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] 金属スパッタ蒸着によるコアシェル構造Au@Niナノ粒子膜の作製と尿素酸化電極触媒活性の向上2022

    • Author(s)
      伊藤 由実, 秋吉 一孝, 亀山 達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • Organizer
      2022年電気化学会第89回大会
  • [Presentation] Development of Plasmonic Thin Layer Chromatography for Size Separation of Quantum Dots2021

    • Author(s)
      Tsukasa Torimoto, Naoko Yamaguchi, Yui Maeda, Kazutaka Akiyoshi, Tatsuya Kameyama, Tatsuya Shoji, Yasuyuki Tsuboi, Hajime Ishihara
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Solution-Phase Preparation of AgInS2-Based Semiconductor Nanocrystals and Their Tunable Photoluminescence Properties2021

    • Author(s)
      Tsukasa Torimoto, Tatsuya Kameyama
    • Organizer
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 (ICMaSS2021)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Photoelectrochemical Properties of Plasmonic Molybdenum Oxide Nanoparticles Prepared by an Ionic Liquid/Metal Sputtering Technique2021

    • Author(s)
      Kazutaka Akiyoshi, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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