2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of electric conductivity and the catalytic mechanism in the gold catalysts
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26286054
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
秋田 知樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究グループ付 (80356344)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 泰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 主任研究員 (30357983)
田中 真悟 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電池技術研究部門, 研究グループ長 (50357448)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 表面・界面 / 電子顕微鏡 / 計算科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規に開発した同時固相混合法を適用することで、Au-Ag/SiO2のような非常に活性の高い触媒系を見出し論文として発表した。
金微粒子―金属酸化物界面の微細構造に対してSTEMにより観察を進め、像シミュレーションと合わせて、Au/CeO2界面において界面に酸素が存在することを示した。電子線ホログラフィーでは粒子径に対する内部ポテンシャルの変化を測定したが、明瞭な変化を得ることはできなかった。Au/STOではCO酸化に対する活性を確認し、この系に関しても触媒活性が金粒子の周縁部の長さに比例していることを明らかにした。また、STO上の金粒子の結晶格子を詳細に調べ、界面付近では格子が縮んでいるのに対して、外側では膨張している傾向が見られた。
Au/TiO2（anatase）触媒について、第一原理計算手法を用いてAu/ TiO2界面の詳細な電子状態の解明に取り組んだ。金原子の吸着前後の差電荷密度と軌道占有数の変化分の解析から、金と酸素の間の反結合的な相互作用により、金と酸素のdz2やpzの各軌道から反結合相互作用を緩和するために電子が減少し、dxyやdx2-y2、pxやpy等の直行する面に分布を持つ軌道の電子が増加し、この相互作用により金は正電荷を帯び、酸素との間で静電的に安定すると考えられた。このような酸素との相互作用による金のd軌道の分極はd軌道からs軌道、p軌道への電子の昇位を容易にし、s、p 軌道との混成によりdxyやdx2-y2成分が関与する状態数が増えている事に対応し、金はTiへの配位結合をより強く起こすことがわかった。金のd軌道はTiO2 の伝導バンドよりもかなり低く位置しているので、Tiへの配位結合を実現するには s、p軌道の電子が必要となり、d電子の昇位とTiへの配位で安定化することから、O-Au-Tiの角度が 90 度に近い方が吸着は安定になることがわかった。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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