2023 Fiscal Year Annual Research Report
Three dimensional electric-field imaging at catalytic-interface
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21H01614
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 白金ナノ粒子 / 不均一触媒 / 高速電子顕微鏡法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
TiO2(110)基板に担持された白金ナノ粒子は代表的な不均一触媒であり、排ガスの非毒処理や水素に関わる選択的反応の促進など、幅広い触媒として産業的にも重要な材料系である。同時に最も研究が行われてきた触媒モデル系材料でもある。今年度は、実際に利用される高温領域において、白金ナノ粒子の原子ダイナミクスに関する実験を実施した。これまでに培ってきた、清浄な試料作成技術および高精度・高安定な電子顕微鏡制御技術を組み合わせることにより、触媒活性時における白金ナノ粒子の原子ダイナミクスの追跡を行った。
我々の研究グループで独自開発を行っている高速電子顕微鏡法では、原子分解能を保持しつつ、40ミリ秒（512×512ピクセル）の高い時間分解能での観察が可能である。今年度は、白金ナノ粒子の凝集過程のごく初期段階を明らかにするため、比較的小さな白金３量体に注目した。高速電子顕微鏡法では、結像に関与する電子ドーズが極端に少ないため、白金単原子の観察が困難となる。そこで、時間平均像からTiO2基板のコントラストを取り除くこと画像処理法を検討し、白金３量体の位置変化を特定した。さらに、第一原理計算と組み合わせることにより、２次元投影像から白金３量体の３次元原子構造を再生する手法も開発した。以上より、白金３量体の３次元ダイナミクスの追跡に成功し、白金３量体は白金単原子と比較すると拡散速度が数桁小さくなることや特定の原子サイトを避けながら拡散する様子が明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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