2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K05153
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
亀川 孝 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50525136)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シリサイド / 化学処理 / 花弁状構造 / ナノ構造触媒 / 環境浄化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、汎用元素からなる金属シリサイドの化学処理によるナノ構造制御法の開発と、触媒・触媒担体・吸着材料としての応用を進めている。合成法の制約により、シリサイドは薄膜や塊状粉末として得られることが多い。微細化やナノスケールで形態を制御することで、特異な物性発現や飛躍的な特性の向上を期待できる。本年度は、金属(Ca, Ti, Ni, Feなど)とSiから成るシリサイドを中心に、化学処理方法や条件を検討した。シリサイドの組成と結晶構造、金属種の性質などに基づき、組成や粒子形態変化の有無など、化学処理後の試料の状態が大きく異なることがわかった。鉄シリサイド(FeSi2)では高濃度の塩基を用いた場合、短時間の処理でナノ構造を持つ純鉄に変化した。一方、低濃度の塩基を用いた場合は処理時間に応じてFeSi2の粒子形態が塊状から次第に変化し、最終的に花弁状構造を有する試料を得ることができた。各種測定によりFeSi2の結晶構造と組成が保持されていることや、粒子内部まで空隙が均一に導入され高比表面積を有することを確認した。過酸化水素を用いたメチレンブルーなどの色素の分解反応において、花弁状構造を有するFeSi2は未処理の試料、純金属や酸化物に比べて高い触媒活性を示すことを見いだした。また、化学処理を施すことで得た高比表面積なカルシウムシリサイド(CaSi2)を用い、その性質を利用した化学還元剤フリーな貴金属担持触媒の調製を試みた。貴金属(Au, Ag, Pdなど)の前駆体塩と溶媒、および処理温度などの条件を選ぶことで、熱分解や化学還元剤を用いる手法に比べ微細な貴金属を担持できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本申請課題を推進する中で、金属シリサイドの組成や結晶構造と化学処理による形態変化の有無についての関係が明らかになりつつある。化学処理により得た高比表面積構造を活かすことで、触媒や触媒担体として金属シリサイドの利用が図れることがわかり始めている。当初の目標に向けて概ね順調に、研究が進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究より得られた知見をもとに、高比表面積構造を活かすことで金属シリサイドの触媒・触媒担体としての応用研究を継続して進める。化学処理による形態変化や貴金属の固定化の機構について解析を進める。貴金属担持系では、各種分光学的手法を用いた触媒活性種の解析と触媒機能の関連性を検討し、環境浄化に適用する触媒材料としての可能性を追求する。また、組成・構造を活かすことで吸着材料としての可能性も評価し、シリサイドの優位性を示せるように努める。
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