• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Annual Research Report

Catalytic degradation mechanism of noble metal nanoparticles on metal oxides

Research Project

Project/Area Number 20K21073
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

石川 亮  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords貴金属ナノ粒子 / 金属間化合物 / 原子分解能電子顕微鏡法
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,TiO2(110)基板に担持した貴金属ナノ触媒の高温雰囲気化での劣化機構を明らかにするため,原子分解能電子顕微鏡法を用い,詳細に解析を行った.特に,制御された雰囲気下での実験を実施するために,大気に晒すことなく,電子顕微鏡中での真空加熱による劣化を時系列に沿って観察を行った. 温度の上昇に伴いPtナノ粒子は凝集するが,TiO2(110)基板との結晶方位関係は400℃前後で明らかな変化を示した.500 ℃以下ではPtナノ粒子の結晶性は低く,明瞭な方位関係は見られなかった.これは,電子回折パターンにおいてもハローリングが出現していることと対応する.一方,400℃付近ではPtナノ粒子の結晶性が改善し,500℃では,TiO2(110)基板と整合性の高いナノ界面を形成していることが直接観察から明らかになった.しかし,それ以上の温度域では,Pt粒子が粗大化し,TiO2基板との整合性は低くなり,様々な方位関係が観察された.断面方向からの観察により,高温下では単純な粗大化だけではなく,Pt-Tiの金属間化合物ナノ粒子の形成が明らかとなった.これに伴い,Ptナノ粒子はTiO2基板に侵入し,3相界面部分が消失することにより,触媒活性が急激に低下することが明らかとなった.また,電子エネルギー損失分光により,ナノ界面近傍ではTiが3価に還元され,ナノ粒子側は2価に酸化している状態が実現した.したがって,ショットキー接合からオーミック接合へと変化することにより,電子の授受が困難となったことも触媒活性の低減につながることが明らかとなった.

  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 8 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 9 results)

  • [Journal Article] Spatial and phase resolution in electron microscopy2023

    • Author(s)
      R. Ishikawa S. Morishita T. Tanigaki N. Shibata Y. Ikuhara
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: 72 Pages: 78-96

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfac045

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Resolution does matter2023

    • Author(s)
      R. Ishikawa T. Tanigaki Y. Fukuda
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: 72 Pages: 65

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfad010

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation of La-rich tysonite nano-precipitates in fluorite Ba0.6La0.4F2.42023

    • Author(s)
      S. Sasano R. Ishikawa K. Kawahara A. Mineshige N. Shibata Y. Ikuhara
    • Journal Title

      Journal of Power Sources

      Volume: 557 Pages: 232581

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2022.232581

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Grain boundary structural transformation induced by co-segregation of aliovalent dopants2022

    • Author(s)
      T. Futazuka R. Ishikawa N. Shibata Y. Ikuhara
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 5299

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32935-4

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atomic-Level Changes during Electrochemical Cycling of Oriented LiMn2O4Cathodic Thin Films2022

    • Author(s)
      Y.H. Ikuhara X. Gao K. Kawahara C.A.J. Fisher A. Kuwabara R. Ishikawa H. Moriwake Y. Ikuhara
    • Journal Title

      ACS Applied Materials and Interfaces

      Volume: 14 Pages: 6507-6517

    • DOI

      10.1021/acsami.1c18630

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single‐atom microscopy in wide‐bandgap nitrides2022

    • Author(s)
      Ishikawa Ryo、Shibata Naoya、Oba Fumiyasu、Taniguchi Takashi、Ikuhara Yuichi
    • Journal Title

      International Journal of Applied Ceramic Technology

      Volume: 20 Pages: 166~173

    • DOI

      10.1111/ijac.14134

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Observation of Atomistic Reaction Process between Pt Nanoparticles and TiO2 (110)2022

    • Author(s)
      R. Ishikawa Y. Ueno Y. Ikuhara N. Shibata
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 22 Pages: 4161-4167

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.2c00929

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atomic-resolution STEM image denoising by total variation regularization2022

    • Author(s)
      K. Kawahara R. Ishikawa S. Sasano N. Shibata Y. Ikuhara
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: 71 Pages: 302-310

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfac032

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 第171回総会および講演会2023

    • Author(s)
      石川 亮
    • Organizer
      セラミックス材料解析に向けた先端電子顕微鏡法の開発
    • Invited
  • [Presentation] 情報計測オンラインセミナー2023

    • Author(s)
      石川 亮
    • Organizer
      深さ断層法による原子分解能3次元計測
    • Invited
  • [Presentation] 深さ断層法によるSrTiO3傾角粒界の3次元構造解析2022

    • Author(s)
      今田 隆浩 石川 亮 川原 一晃 佐々野 駿 幾原 雄一 柴田 直哉
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第78回学術講演会
  • [Presentation] 深さ断層法によるSrTiO3傾角粒界の3次元表面構造解析2022

    • Author(s)
      今田 隆浩 石川 亮 川原 一晃 佐々野 駿 幾原 雄一 柴田 直哉
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第65回シンポジウム
  • [Presentation] Ba0.6La0.4F2.4固体電解質における微細構造解析および化学分析2022

    • Author(s)
      佐々野 駿 石川 亮 川原 一晃 嶺重,温 柴田 直哉 幾原 雄一
    • Organizer
      第63回電池討論会
  • [Presentation] フッ化物イオン電池用正極材料LaCu5の充放電特性およびフッ化・脱フッ化機構2022

    • Author(s)
      佐々野 駿 石川 亮 川原,一晃 柴田 直哉 幾原 雄一
    • Organizer
      公益社団法人日本セラミックス協会 第35回秋季シンポジウム
  • [Presentation] Total variation正則化を用いた原子分解能STEM像のノイズ除去2022

    • Author(s)
      川原 一晃 石川 亮 佐々野 駿 柴田 直哉 幾原 雄一
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第78回学術講演会
  • [Presentation] Cs添加KSbF4のフッ化物イオン伝導2022

    • Author(s)
      川原 一晃 石川 亮 柴田 直哉 幾原 雄一
    • Organizer
      第63回 電池討論会
  • [Presentation] 深さ断層法による3次元電子顕微鏡の開発と応用2022

    • Author(s)
      石川 亮 柴田 直哉 幾原 雄一
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第65回シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] TVレート原子分解能STEM法の開発と原子ダイナミクス2022

    • Author(s)
      石川 亮 神保 雄 寺尾 光央 西川 雅史 上野 裕次郎 森下 茂幸 向井 雅貴 柴田 直哉 幾原 雄一
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第78回学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] Towards three-dimensional atom-by-atom imaging by STEM depth sectioning2022

    • Author(s)
      石川 亮
    • Organizer
      学際的顕微研究領域 若手研究部会 2022年度シンポジウム
  • [Presentation] Toward three-dimensional and dynamic observations by atomic-resolution STEM2022

    • Author(s)
      R. Ishikawa
    • Organizer
      RIKEN Seminor
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Towards three-dimensional atom-by-atom imaging by STEM depth sectioning2022

    • Author(s)
      R. Ishikawa
    • Organizer
      NUS Dept. Materials Science and Engineering Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Three-dimensional imaging by large-angle illumination STEM2022

    • Author(s)
      R. Ishikawa N. Shibata Y. Ikuhara
    • Organizer
      2022 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] For the development of dynamic observation in atomic-resolution STEM2022

    • Author(s)
      R. Ishikawa N. Shibata Y. Ikuhara
    • Organizer
      2nd International Conference on Materials for Humanity (MH22)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fluoride ion conductivity of Cs-doped KSbF42022

    • Author(s)
      K. Kawahara R. Ishikawa N. Shibata Y. Ikuhara
    • Organizer
      23rd International Conference on Solid State Ionics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nano-scale two-phase separation in Ba0.6La0.4F2.4 solid-state electrolyte2022

    • Author(s)
      S. Sasano R. Ishikawa K. Kawahara A. Mineshige N. Shibata Y. Ikuhara
    • Organizer
      23rd International Conference on Solid State Ionics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Co-Segregation of Aliovalent Dopants at α-Al2O3 Σ13 Grain Boundary2022

    • Author(s)
      T. Futazuka R. Ishikawa N. Shibata Y. Ikuhara
    • Organizer
      2022 MRS Fall Meeting & Exhibision
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi