2010 Fiscal Year Annual Research Report
白金を含む多元金属ナノ粒子の内部構造と触媒活性の関係の研究
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22241023
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山本 孝夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (00174798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 貴 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70273589)
清野 智史 大阪大学, 工学研究科, 講師 (90432517)
仁谷 浩明 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (20554603)
堀 史説 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (20275291)
水越 克彰 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60342523)
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| Keywords | 触媒 / 燃料電池 / 白金 / 放射線 / ナノ粒子 |
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| Research Abstract |
電子線加速器を用いてPtを含む二元系の合金ナノ粒子を担体粒子(Fe_2O_3, CeO_2, C)の上に安定化した複合ナノ粒子を合成した。PtRu/C系では、DL酒石酸を添加することで、合金化が促進され、直接メタノール型燃料電池の陽極反応であるメタノール酸化の触媒活性が高く、含有貴金属量あたりの比較で市販品を上回6ことを見出した。PtCu/Fe_2O_3系では、Cu含有量が1/3程度までは、X線回折による格子定数がベガード則に従う合金粒子が得られ、それ以上のCu仕込み比では余剰Cuが酸化物となる。酸素過剰雰囲気中でのCO酸化の触媒活性はCu含量が1/3程度の合金ナノ粒子で有意に上昇した。Cu仕込みが9割のものは、酸素不足雰囲気中でCO酸化活性が高く、特に100℃付近でピークを持った。これは、固体高分子型燃料電池に供給する組成水素からCOだけを除去するPROX触媒として有望であることを見出した。この優れた特性の起源は、Cuの酸化物が酸素の吸着と輸送媒体となっていることと考察した。
X線吸収スペクトルの測定をSPring8、PF＠KEKの両施設で行い、二元系ナノ粒子の構成元素の吸収端でのXANESとEXAFS解析を行った。PtRu系では、配位数から算出したペアリングファクターが合金化の指標となり、酸化活性と相関があることを見出した。また、PtCu系ではCuのXANES測定から余剰Cuは結晶性の低いアモルファスライクなCuO相であることを確認した。
その他、触媒への吸着COを検出するためのFTIR拡散反射ユニット、ナノ粒子触媒材料のアニールを行うための赤外線ランプ炉を整備した。これらの立ち上げを行い、次年度以降の研究に資する。
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[Journal Article] Methanol oxidation catalysis and substructure of PtRu/C bimetallic nanoparticles synthesized by a radiolytic process2011
Author(s)
Yamamoto, T.A., Kageyama, S., Seino, S., Nitani, H., Nakagawa, T., Horioka, R., Honda, Y., Daimon, H.
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Journal Title
Applied Catalysis A : General
Volume: (印刷中 掲載確定)
Peer Reviewed
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