2013 Fiscal Year Research-status Report
白金使用量抑制を目指した形態設計可能なNiベース合金触媒創製
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25600028
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
B JEYADEVAN 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (80261593)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | Ni-Ptナノ粒子 / アルコール還元法 / Ni-Pt-Pdナノ粒子 / 水素化反応 |
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| Research Abstract |
高機能白金減量化Ni-PtやNi-Pt-Pdナノ粒子の合成技術開発を最終目的として研究を行っている。25年度の研究計画として、合成プロセスにおけるアルコール－金属塩の溶液系およびアルコール－金属塩－前駆体・合金微粒子系における詳細の分析を行い、合成プロセスの解明に挑むことにした。
立方体Ni-Ptナノ粒子が合成された条件をベースに、Ni前駆体の量、Pt前駆体の量、1-ヘプタノールの量、オレイルアミンの量、還流時間など様々なパラメータを変化させて実験を行うことで、Ptが立方体の辺と頂点に偏在した、ユニークな構造を持つ立方体Ni-Ptナノ粒子の生成にそれぞれのパラメータが与える影響を確認し、生成機構の解明を試みた。その結果、1-ヘプタノールを使用せず、オレイルアミンのみを溶媒として用いた条件において、立方体の角の部分が特異的に成長した新たな形状のNi-Ptナノ粒子を得た。このNi-Ptナノ粒子の特異的に成長した角の部分は、エネルギー分散型X線分析(EDX)による元素分析の結果から、Ptであることが確認された。
また、還流時間を変化させた条件で合成された、それぞれのNi-Ptナノ粒子について、EDXによる元素分析を行うことで、立方体Ni-Ptナノ粒子は、i)Ni、Ptの合金、ii)Pt（核）Ni（シェル）、iii)粒子内でPtが外を向けて拡散、iv)拡散したPtが辺と頂点に集合といった機構で生成していることがわかった。得られた立方体Ni-Ptナノ粒子を硝酸で処理した結果、ほとんどPtからなるナノケージを得ることに成功した。この結果は、Ptが立方体の辺と頂点に偏在しているということを裏付けた。また、今年度に得られた新しい形状を有するNi-Ptナノ粒子の触媒活性を1-オクテンの水素化反応を用いて評価した。その結果、立方体Ni-Ptナノ粒子を硝酸により処理することで得られた、Ptナノケージは高活性を示すことが確認できた。さらなる詳細な評価を行う必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
立方体Ni-Ptナノ粒子のユニークな元素配置は、粒子内でPtが拡散することによって構成されることがわかった。しかし、Ni-Pt-Pdナノ粒子も同様の生成機構であることが考えられるが、実験による確認はできていない。また、二元系のNi-Ptナノ粒子生成機構の解明に関する研究は、粒子が数十ナノメートルと言うこともあって分析に多くの時間を必要とした。その結果、当初の予定であった立方体Ni-Ptナノ粒子、立方体Ni-Pt-Pdナノ粒子のサイズ制御に関する実験はまだできていない。しかし、立方体Ni-Ptナノ粒子の生成機構を解明する研究を進めるなかで、今までの立方体Ni-Ptナノ粒子と異なるPtからなるケージの生成に成功した。これらのナノケージは立方体Ni-Ptナノ粒子よりも高い触媒活性を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度得られたNi-Ptナノ粒子の生成機構をもとに、より粒径の小さな立方体Ni-Ptナノ粒子の合成を目指す。また、得られた立方体Ni-Ptナノ粒子を酸処理することで更に小さなPtナノケージの作製を目指す。それと同時に、Ni-Pt-Pdの生成機構の解明に関する実験を行い、これをベースに、より粒径の小さな立方体Ni-Pt-Pdナノ粒子の合成を目指す。また、得られたナノ粒子の触媒活性や燃料電池触媒の評価を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究打ち合わせおよび資料収集のためにフランスおよびドイツへの海外出張を4月に予定していたため。
繰り越した額をもって予定されている海外出張に当てる。相手先のご都合で海外出張は6月に変更になった。
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