2022 Fiscal Year Annual Research Report
金属溶湯脱成分におけるポーラス金属生成機構解明と構造制御法確立
| Project/Area Number |
20K05126
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10431602)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥川 将行 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (70847160)
加藤 秀実 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80323096)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 金属溶湯脱成分 / ポーラス金属 / 粗大化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
R4年度は金属溶湯脱成分を利用してポーラス金属間化合物を作製し、ポーラス構造粗大化挙動を実験とMDシミュレーションを用いて調べた。(Mo,Co)-Ni前駆合金をMg溶湯に浸漬することでNiがMg溶湯に選択的に溶出しポーラス(Mo,Co)合金が作製でき、前駆合金中のMoとCoの比を6：7のモル比にすることで金属間化合物であるMo6Co7相（ミュー相）のナノポーラス金属を作製することに成功した。ミュー相で構成されるナノポーラス金属は20nm程度の非常に微細なリガメントを有しており比表面積が拡大された。このポーラス金属は高活性、高効率と耐久性を兼ね備えた水素発生電気化学反応触媒として応用できることを明らかにした。
ミュー相のナノポーラス金属のリガメントは、金属溶湯脱成分によって従来作製されてきたポーラス純金属やポーラス単純合金のリガメントに比べて、同一規格化温度で一桁以上微細になっており、この材料に特有のポーラス構造粗大化機構が存在していることが示唆された。MDシミュレーションを用いてミュー相リガメントとMg溶湯の界面におけるMoとCoの自己拡散係数を調べたところ、特にMoの拡散係数が低下していることが明らかになった。金属間化合物中は規則構造のため、原子拡散に制限が生じると考えられ、それによって拡散係数が低下したと考えらえる。またミュー相は幾何学的に緻密な結晶構造を有しており原子がより拡散しにくいことも微細化の要因の一つであると考えている。これまで金属溶湯脱成分ではリガメントの微細化手法として溶湯温度低下、脱成分時間の短縮、リガメントへの高融点金属微量添加が利用されてきたが、本研究によってリガメント結晶の規則化が新たな微細化手法として利用できることを明らかにした。
|
Research Products
(5 results)
-
-
-
[Journal Article] Ultrafine nanoporous intermetallic catalysts by high-temperature liquid metal dealloying for electrochemical hydrogen production2022
Author(s)
R. Song, J. Han, M. Okugawa, R. Belosludov, T. Wada, J. Jiang, D. Wei, A. Kudo, Y. Tian, M. Chen, H. Kato
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Pages: 5157
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
