2014 Fiscal Year Annual Research Report
硬X線XAFSイメージング分光による固体触媒ミクロ構造と反応性の可視化
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26288005
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
唯 美津木 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (70396810)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 固体触媒 / 構造解析 / ＸＡＦＳ / 顕微分光 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多様な触媒活性を示す固体触媒のミクロ構造を可視化するために、硬X線ナノビームを用いた走査型顕微XAFS法、3次元XAFSイメージング法の開発を行い、実触媒材料の測定を行った。また、イメージング計測に用いる試料調製を実施した。
(1) In situ走査型顕微XAFS法によるPt-Ce2Zr2Ox触媒粒子内のCeの価数分布のイメージング：走査型顕微XAFSでイメージングできるミクロンサイズの大きさを有するPt粒子を用い、SiN基板上にPt粒子と接点を有するCe2Zr2Ox粒子を作成した。SEMを用いて、両者の粒子位置関係とその接点の有無を調べた。1点でPt粒子と接触しているCe2Zr2Ox粒子を探し出し、酸化・還元し、Ce3+/Ce4+の価数比率が異なるサンプルを調製した。SPring-8の硬X線ビームをKBミラーで集光し、ピエゾステージ上に保持した自作セルに試料を封入し、2次元スキャンしてCeの蛍光X線を検出して、調製した試料粒子1粒内部のCeの酸化数の違いをマッピングした。また、測定後の試料をセル内で酸化して、粒子内部のCe原子の価数を強制的に4価に変換し、Ceの酸化数の分布を再度マッピングした。両者の比較から、中途のCe酸化組成にある粒子について、走査型顕微XAFSによるCe酸化数イメージングの有効性を確認した。
(2) Fe酸化物触媒粒子の調製：ナノロッド構造を有するg-Fe2O3酸化物試料の調製を行った。Fe K端のXANES測定, XRD等の手法を用いて、試料中に含まれるFe3+の量の定量を実施した。さらに純度の高いg-Fe2O3の合成に向けて、合成条件の調整・検討を実施した。
(3) 3次元XAFSイメージング法のデータ取得・解析方法の検討：X線トモグラフィーを用いた3次元XAFSイメージング計測に向けた測定、データ解析方法の検討を行い、データの取り扱いと解析ルーチンの整備を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に基づいて、予定していた実験はすべて実施できた。イメージング測定に適した試料の調製については、改善した方が良い点が見つかっており、平成27年度も継続して試料調製を進め、顕微イメージング測定につなげる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、顕微XAFS・イメージングXAFS計測法の開発、in situ測定への展開、測定に適した試料の作成、イメージングデータの解析と妥当性の検証が必要であり、これらの項目を並行して実施している。平成26年度に一定のデータは得られ、試料や反応セルに改良すべき点も見つかったので、これらを検討の上、効果的なデータ取得を行いたい。
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| Causes of Carryover |
試料作製のための小型装置類や顕微XAFS測定のためのin situセル等について、当初購入を予定していたが、保有装置の改良や共有装置等を効率的に使うことで、当初予定よりも物品費の使用が抑えられた。また、本年度の実験結果を受けて、試料調製の改善及び、反応セルの改良が必要なことがわかったので、次年度に継続して物品費として使用する予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に、FeOx系酸化物試料の調製のための費用、反応セルの改良、CeOx系酸化物試料の調製のための費用として、物品費を使用する。
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