2020 Fiscal Year Annual Research Report
ハイエントロピー固溶ナノ合金の創製と新機能探索
Publicly Offered Research
| Project Area | High Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity |
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| Project/Area Number |
19H05170
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北川 宏 京都大学, 理学研究科, 教授 (90234244)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ハイエントロピー / ナノ合金 / 多元素 / 触媒 / 貴金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度には、化学還元法を用いて、5元、6元系ハイエントロピー合金の合成に成功しており、本年度は8元系貴金属固溶ナノ合金の合成に取り組んだ。また、昨年度、電極触媒として高い活性を示すことが分かった5元系および6元系ハイエントロピーナノ合金における触媒機構をX線光電子分光を始めとした各種分析を行うことで考察した。
液相還元法により貴金属全8元素から構成されるRuRhPdAgOSIrPtAuナノ合金の合成に成功し、これらを任意の金属組成で合成することが可能となった。また、ソルボサーマル連続フロー合成装置を用いて、昨年度バッチ合成で得られていた5元系RuRhPdIrPtナノ合金の合成にも成功した。また、昨年度電極触媒として物性評価を行ったところ、5元系合金は燃料電池の半反応である水素発生反応（HER）において、酸性およびアルカリ性の両条件において高い活性を示し、それはベンチマークであるPt触媒より高活性を示すことが分かっていた。HERは反応基質である水素原子の吸着エネルギーが触媒金属のdバンドの重心と線形的な相関があるため、dバンド重心によりその活性が予想できることが知られている。そこで、放射光を用いた硬X線光電子分光法により、合成したナノ合金および単金属ナノ粒子の価電子帯の直接観察を行い、そのd-バンド重心と触媒活性の比較を行ったところ、酸性およびアルカリ性溶液共に、RuRhPdIrPtナノ合金触媒は単金属のd-バンド重心理論に従わない極めて高い触媒活性を示すことが分かった。これは、これまでd-バンド重心理論が単純な金属表面をモデルとした水素吸着エネルギーから構成されている点が相違を生んでいる可能性や、開発したHEAがこれまでとは異なる反応機構を示している可能性を示唆した。その他の成果として、排ガス浄化触媒用途や水電解触媒に関する論文などを公表した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(26 results)
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[Journal Article] Highly Stable and Active Solid‐Solution‐Alloy Three‐Way Catalyst by Utilizing Configurational‐Entropy Effect2021
Author(s)
Kusada Kohei, Wu Dongshuang, Nanba Yusuke, Koyama Michihisa, Yamamoto Tomokazu, Tran Xuan Quy, Toriyama Takaaki, Matsumura Syo, Ito Ayano, Sato Katsutoshi, Nagaoka Katsutoshi, Seo Okkyun, Song Chulho, Chen Yanna, Palina Natalia, Kumara Loku Singgappulige Rosantha, Hiroi Satoshi, Sakata Osami, Kitagawa Hiroshi et al.
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: in press
Pages: 2005206～2005206
DOI
Peer Reviewed
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