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酸化物・金属ヘテロ接合系の触媒機能発現機構解明に関する理論的研究

Research Project

Project/Area Number 18J20387
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

林 亮秀  大阪大学, 理学研究科, 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酸化物/貴金属ヘテロ接合触媒 / Au@NiOコアシェル触媒 / 密度汎関数理論
Outline of Annual Research Achievements

前年度は1-methoxy-2-methylprop-2-en-1-olateの酸化の障壁を1-methoxy-2-methylprop-2-en-1-olの酸化の障壁の構造を流用して求める事が困難であることが判明したため、今年度はNudged elastic band法とDimer法及び振動数計算を利用して追加の反応経路探索を実施した。この計算は本触媒上での反応を議論する上で重要であるかどうか自明でなかったため遷移状態計算を実行したが、計算の結果、この反応は本触媒上での反応を議論する上で重要ではないことが明らかになった。
また、本年度はPtとNiOが接合した場合に関して研究を行った。PtとNiOがAu/NiO間と同じ形で(001)面で接合した場合の電子状態の変化はAuがNiOと接合した場合とよく似た挙動を示すことが明らかになった。Pt/NiO接合スラブモデル上に分子酸素が吸着した構造を計算し、酸素が吸着したNiOとPtが接合した時の電荷密度の変化を確認した所、AuがNiOと接合した場合と同じくPtそのものというよりはPtとNiOの間の軌道からの電荷の移動が見られた。Ptそのものが酸化されると金属部分が喪失して電子供与能が失われるため、この性質は望ましいものである。しかし、NiOとPtの格子定数は大きく異なるため、(001)面同士の接合がうまく形成されるかは自明でない。そこで他の面を用いて接合しやすい形を探すことを検討したが、NiO/Pt間の安定接合界面は、理論的には発見できなかった。この原因は、主に格子間隔の差異によるものであり、NiOとAuが絶妙のバランスで成立した系であることが再認識された。

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

    (11 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Gibbs energy of hydrogen adsorption on Pt surface by machine learning potential and metadynamics2021

    • Author(s)
      Hayashi Akihide、Ato Yoshinori、Yamamoto Akira、Yoshida Hisao、Yamanaka Shusuke、Kawakami Takashi、Okumura Mitsutaka
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: - Issue: 7 Pages: 1329-1332

    • DOI

      10.1246/cl.210137

    • NAID

      130008065509

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Theoretical Investigation of the Heterojunction Effect on the Catalytic Activity and Selectivity of an Au@NiO Core?Shell Catalyst in Aerobic Oxidation2020

    • Author(s)
      Hayashi Akihide、Ato Yoshinori、Tada Kohei、Koga Hiroaki、Kawakami Takashi、Yamanaka Shusuke、Okumura Mitsutaka
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 124 Issue: 31 Pages: 17039-17047

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c04443

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical Investigation of Surface Oxidation of NiO/Au Core-Shell Catalyst2018

    • Author(s)
      Akihide Hayashi, Yoshinori Ato, Kohei Tada, Hiroaki Koga, Takashi Kawakami, Shusuke Yamanaka, Mitsutaka Okumura
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 16 Issue: 0 Pages: 242-246

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.242

    • NAID

      130007384806

    • ISSN
      1348-0391
    • Year and Date
      2018-06-07
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] PyTorchを用いた分子動力学プログラムの開発及び,本パッケージを用いたANI-1によるPtに関する機械学習力 場作成用のデータセット生成2020

    • Author(s)
      林亮秀・奥村光孝
    • Organizer
      第126回触媒討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation of dataset for Machine learning forcefield for Pt using ANI-12020

    • Author(s)
      Hayashi Akihide, Okumura Mitsutaka
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 第一原理分子動力学法を用いたエチレン水素化反応 における吸着形態及び吸着過程の研究2019

    • Author(s)
      林 亮秀,山本 旭,吉田 寿雄,奥村 光隆
    • Organizer
      第22回理論化学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 林亮秀、山本旭、吉田寿雄、奥村光隆2019

    • Author(s)
      Pt単核上でのエチレンと水素の反応に関する自由エネルギー解析
    • Organizer
      日本コンピューター化学会2019秋季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Au@NiOコアシェル触媒上で起こる反応の機構に関する理論的研究2019

    • Author(s)
      林亮秀・安渡佳典・多田幸平・古賀裕明・川上貴資・山中秀介・奥村光隆
    • Organizer
      第123回触媒討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] NiO/Auコアシェル触媒の表面酸化に関するDFTによる研究2018

    • Author(s)
      林亮秀・安渡佳典・多田幸平・古賀裕明・川上貴資・山中秀介・奥村光隆
    • Organizer
      第98春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical investigation for the cause and role of surface oxidationof the nickel oxide / gold core-shell catalysts2018

    • Author(s)
      Akihide HAYASHI, Yoshinori ATO, Kohei TADA, Hiroaki KOGA, Takashi KAWAKAMI, Shusuke YAMANAKA, Mitsutaka OKUMURA
    • Organizer
      TOCAT8
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Au@NiO コアシェル触媒上の塩基点に関する理論的研究2018

    • Author(s)
      林亮秀・安渡佳典・多田幸平・古賀裕明・川上貴資・山中秀介・奥村光隆
    • Organizer
      第122回触媒討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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

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