2015 Fiscal Year Annual Research Report
固体－液体界面へのイオン照射による触媒微粒子担持法の開発
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25390141
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小林 知洋 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (40282496)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 金属微粒子 / 触媒 / ナノ粒子 / 液体中照射 / キャピラリー / イオンビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は金属微粒子の生成・固定に関する実験のうち、二元系金属微粒子の生成を中心に研究を行った。対象は白金-銅からなる微粒子である。試料溶液は塩化白金酸水溶液、硫酸銅水溶液、2-プロパノールにより調製した。この溶液中には担体としてカーボンブラックまたはカーボンクロス、Si基板をあらかじめ入れておいた。照射実験終了後それらを取り出してTEM-EDS及びSEM-EDSで観察し、粒子の有無やサイズ、形状、組成を確認した。白金-銅微粒子中の元素の比率は、溶液中の白金イオン・銅イオンの濃度比によって変化させることが出来、概ね任意の比率で調整可能であった。同時に酸素の比率も変化しており、銅イオン濃度の増加に伴い酸素の混入量も増大していた。特に銅の割合が0.5以上では銅の酸化が急激に進行していることが明らかになった。これは、Cu単体微粒子の場合と同様に、生成したCuが溶液中のOHラジカルにより酸化されたためと考えられる。しかし前駆体溶液中のアルコールの量を増やすことでPt-Cu複合微粒子の酸化も抑制することができた。XPSによるPt4fピークの測定から、バルクのPtと比べてピークが高エネルギー側にシフトしていたことから、PtとCuはそれぞれ単体として存在するのではなく、PtがCuと化学結合を有していることが示された。
本研究では機能性材料として高い注目を集めている金属微粒子の新たな製法として、ガラスキャピラリを用いて液体中へイオンビームを照射し、放射線還元を行った。期間を通して本手法により生成された金属微粒子は、白金、金、銀、銅、ニッケル、白金―銅である。中規模の加速器を用いて液体中へイオンビームを照射し放射線還元を引き起こす技術は全く新しいものであり、本研究は微粒子生成の新たな手法を提示すると同時に、イオンビーム照射効果の新たな利用可能性を示した。
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