2014 Fiscal Year Annual Research Report

酸化物ナノ粒子の終端面・酸素欠損制御によるPt代替燃料電池電極材料の開発

Research Project

Project/Area Number	25886001
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	横山俊東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30706809)
Project Period (FY)	2013-08-30 – 2015-03-31
Keywords	酸化物 / ナノ粒子 / 貴金属 / 燃料電池 / コアシェル / 金属終端
Outline of Annual Research Achievements	本研究では燃料電池の実用化のために、高活性かつ高耐久性な触媒の開発を目的として、酸化物ナノ粒子の終端面制御および酸化物と金属ナノ粒子の複合化を検討している。SnO2等の酸化物ナノ粒子の表面を金属面で終端することに成功しており、ナノ粒子表面の金属終端は高分解の透過型原子顕微鏡の原子レベルでの観察像、電子回折結果を用いて結晶構造の解析によって明らかとした。本酸化物粒子は、酸性電解質溶液中での耐久性は高いものの、以前として燃料電池触媒として広く研究されている貴金属ナノ粒子と比較して活性が著しく低い。即ち、計画していた、高耐久性、高活性な酸化物ナノ粒子の開発には至っていない。高耐久性および高活性が達成されない場合は、高活性かつ低耐久性な貴金属ナノ粒子へ、本金属終端酸化物ナノ粒子を被覆、即ち、貴金属コア/酸化物シェル粒子の合成を試みる予定としていたため、コアシェル粒子の合成検討を行った。ケッチェンブラックを担体として、担体上にPtやCu等のコア貴金属ナノ粒子を、水系液相還元法を用いて合成することに成功した。また本ケッチェンブラック担持Ptナノ粒子は、実際に販売されている他の燃料電池触媒と同等以上の活性を有することも確認している。次に、本貴金属ナノ粒子を、酸化物ナノ粒子合成系に投入し、貴金属表面から酸化物ナノ粒子を成長させることでコアシェル粒子の合成を試みた。貴金属表面上にも酸化物は成長するが、担体であるケッチェンブラック上にも酸化物が成長し、均一なコアシェル粒子は得られていない。本酸化物合成機構は、金属水酸化物からの脱水によって、酸化物ナノ粒子が合成されるため、特異的に、金属水酸化物が貴金属ナノ粒子の表面へ吸着できるように、表面を制御することで、均一なコアシェル粒子の合成が可能であると、考えられる。
Research Progress Status	26年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	26年度が最終年度であるため、記入しない。