2011 Fiscal Year Annual Research Report
極微細ナノ多孔質構造によるパラジウムおよびニッケル触媒の高機能化
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21605013
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
袴田 昌高 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (30462849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多井 豊 独立行政法人産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル研究部門, 研究グループ長 (20357338)
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| Keywords | ナノ材料 / 触媒・化学プロセス / 希少資源 |
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| Research Abstract |
Pd-Co合金の脱合金化により作製したナノポーラスPdのCO酸化反応特性を調べたところ、Pd粗粉末(粒径約1ミクロン)に比べ室温に近い低温領域でもCO酸化反応に対して触媒作用を発現した。一方、比較のためにナノポーラスPt(孔径約3nm)およびPt粗粉末(粒径約1ミクロン)のCO酸化特性も測定した結果、ナノポーラスPtでは表面積が大きいにもかかわらず、CO酸化に対する触媒特性はPt粗粉末より劣った。これらの現象を説明するために第一原理計算に基づくCOおよび原子0の表面吸着エネルギーの解析を行った。PdまたはPtの(111)面へのCOや原子0の吸着エネルギーは、表面の格子定数の変化に対しては同様に変化した。一方、残留元素原子(ナノポーラスPdではCo、ナノポーラスPtではCu)を(111)面に配置すると、ナノポーラスPdではCOや原子0の吸着エネルギーが低下した。X線光電子分光法によるナノポーラスPdの表面分析結果によれば相当量のCoが表面に残留していることがわかっている。これらの結果から、出発合金由来の残留元素が表面偏析し、ナノポーラス金属の触媒特性に大きく影響していることが明らかになった。
また、代表的な色素であるメチルオレンジの水溶液の脱色反応に対するナノポーラスNiの触媒特性を調査した。暗室下・室温でメチルオレンジ溶液にナノポーラスNi薄板を浸漬すると、メチルオレンジ溶液の濃度は指数関数的に減少した。一方、ナノポーラス構造を有しない平板Niを浸漬してもメチルオレンジ溶液の濃度は全く減少しなかった。以上のように、Niにナノポーラス構造を付与することでメチルオレンジの分解を促進できることがわかった。
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