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白金系ナノ粒子/酸化物/積層型カーボンナノチューブの電極触媒特性と耐久性の向上

Research Project

Project/Area Number 18J20219
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Energy-related chemistry
Research InstitutionKanagawa University

Principal Investigator

安藤 風馬  神奈川大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords電極触媒 / 金属酸化物 / カーボンナノチューブ / d-バンドセンター
Outline of Annual Research Achievements

今まで検討している金属合金を用いた電極触媒では電位を掃引するごとに第二金属元素が溶出してしまい長期的な触媒の利用が困難であった。そこで、ORR活性を決定する因子がPtの価電子帯領域の電子状態によるものが大きいことを踏まえて、触媒担体である金属酸化物の組成、構造などを工夫することによって、Ptの電子状態および構造をORRにおいて最適化できないか検討するために、2種類の遷移金属(M1およびM2)から合成した遷移金属酸化物複合材料(M1M2Ox)を、Ptの担持材料として使用した。また、今までのXPSを用いた電子状態の検討では、触媒全体の電子状態であり局所的な情報は得られていないため、新たな試みとしてEELSを用いたPt、Ptと金属酸化物の界面、金属酸化物しか観察されない領域におけるPtおよび金属元素のEELSスペクトルと組成比の分布などのデータを得ることにより、局所的な電子状態の変化を追跡しPt-金属酸化物間の電子的相互作用の情報を得た結果を記載している。担持体にM1M2Oxを使用することで一連の金属酸化物/CSCNT担持体上にコーティングされたPtナノ粒子のd-バンドセンターはSMSI効果によってPtの電子が修飾されることによって大きく値を変化させる。また、金属酸化物を適切に選択することによって意図的に調整でき、担体からPtへの電子供与が断片的ではなくMOx担持体の種類、およびM1M2OxのM1とM2の原子比によって体系的かつ意図的に制御され、金属酸化物担体からPtへの電子的影響と触媒活性の関係性を得られた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Effect of the d-Band Center on the Oxygen Reduction Reaction Activity of Electrochemically Dealloyed Ordered Intermetallic Platinum?Lead (PtPb) Nanoparticles Supported on TiO2-Deposited Cup-Stacked Carbon Nanotubes2018

    • Author(s)
      Ando Fuma、Tanabe Toyokazu、Gunji Takao、Kaneko Shingo、Takeda Tsuyoshi、Ohsaka Takeo、Matsumoto Futoshi
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 1 Issue: 6 Pages: 2844-2850

    • DOI

      10.1021/acsanm.8b00488

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ORR活性の向上のための金属酸化物担持体とPtナノ粒子の電子的な相互作用によるPt d-バンドセンターのコントロール(2)2021

    • Author(s)
      安藤 風馬、郡司 貴雄、大坂 武男、松本 太
    • Organizer
      2021年 電気化学会第88回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Tuning of D-Band Center of Platinum Nanoparticles By Changing Transition Metal Oxide Support Materials for Enhancement of Oxygen Reduction Reaction (2)2020

    • Author(s)
      安藤 風馬, 郡司貴雄、大坂武男、松本 太,
    • Organizer
      PRiME 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improvement of ORR Activity and Durability of Pt Electrocatalyst Nanoparticles Anchored on TiO2/Cup-Stacked Carbon Nanotube in Acidic Aqueous Media2020

    • Author(s)
      安藤 風馬, 郡司 貴雄, 大坂 武男, 松本 太
    • Organizer
      PRiME 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Electrochemical Dealloying of Ordered Intermetallic Platinum-Lead (PtPb) Nanoparticles Supported on TiO2-Deposited Cup-Stacked Carbon Nanotube for Highly Efficient Catalysis Toward Oxygen Reduction Reaction in Acidic Media2019

    • Author(s)
      安藤 風馬, 郡司貴雄, 大坂武男, 松本 太
    • Organizer
      第37回電気化学夏の学校
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 担持体および第二元素を用いたPt系金属間化合物ナノ粒子のPt d-バンドセンターの チューニングによるORR活性の向上に関する検討2019

    • Author(s)
      安藤 風馬, 郡司貴雄、大坂武男、松本 太,
    • Organizer
      第12回新電極触媒シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ORR活性の向上のための金属酸化物担持体とPtナノ粒子の電子的な相互作用によるPt d-バンドセンターのコントロール2019

    • Author(s)
      安藤 風馬, 郡司 貴雄, 大坂 武男, 松本 太
    • Organizer
      電気化学会第87回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between d-band Center of Dealloyed PtPb Ordered Intermetallic Nanoparticle Deposited on TiO2/ Cup-Stacked Carbon Nanotube and ORR Activity in Acidic Aqueous Media2018

    • Author(s)
      Fuma Ando, Takashi Tsuda, Toyokazu Tanabe, Takeo Ohsaka, Futoshi Matsumoto
    • Organizer
      22nd Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship between the Degree of Dealloying of Ptpb Ordered Intermetallic Nanoparticle Deposited on TiO2/ Cup-Stacked Carbon Nanotube and ORR Activity in Acidic Aqueous Media for Polymer Electrolyte Fuel Cells2018

    • Author(s)
      F. Ando, T. Tanabe, T. Ohsaka, and F. Matsumoto
    • Organizer
      233rd ECS meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Intermetallic Platinum-Lead (PtPb) Nanoparticles Supported on TiO2-Deposited Cup-Stacked Carbon Nanotube for Highly Efficient Catalysis Toward Oxygen Reduction Reaction in Acidic Media2018

    • Author(s)
      F. Ando, T. Tanabe, T. Gunji, S. Kaneko, T. Ohsaka, and F. Matsumoto
    • Organizer
      AiMES 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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