2020 Fiscal Year Annual Research Report
液相での原子層堆積（ALD）技術による固体触媒の界面機能制御
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18K04832
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
荻原 仁志 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60452009)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化物ナノレイヤー / 複合酸化物ナノ材料 / 電極触媒 / 水電解 / LaCoo3 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに確立した技術を基盤として，最終年度では液相での原子層堆積法を複合酸化物（LaCoO3）に拡張した。前駆体溶液をナノカーボンに浸漬して，溶媒を乾燥する単純なプロセスで，ナノカーボン表面に異種前駆体を均一に堆積した。ここではナノカーボンと液相の界面を触媒合成の反応場として利用している。その後，適切な熱処理によりLaCoO3ナノ粒子が得られた。ナノカーボンの種類，とくにカーボン表面の化学種がLaCoO3ナノ粒子合成に強い影響を与えることを明らかにした。カーボン表面に硫黄などの不純物を含むとオキシ硫酸塩が生成したことから，LaCoO3合成では不純物が少ないナノカーボンを利用することが重要である。金属硝酸塩と市販の炭素を原料とする本プロセスは，既存法と比較して極めてシンプルなLaCoO3ナノ粒子合成法である。合成したLaCoO3ナノ粒子は水電解のアノード電極として高性能を発揮し，従来の高性能触媒に匹敵する活性を示した。ここで得られた成果は学術論文として成果発表した。
本研究を通して，ナノカーボンと液相の界面を反応場として，各種前駆体をナノカーボン表面に原子レベルで堆積する技術を確立できた。シリカのようにナノレイヤーを形成しやすい物質のみならず，LaCoO3のようにナノサイズ化が容易ではない複合酸化物さえも，前駆体の物理的/化学的性質やナノカーボン表面状態に着目することで「液相での原子層堆積プロセス」によりナノ粒子化できる。得られた酸化物粒子は固体触媒として優れた機能をもつことを明らかにした。
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