大気圧硬X線光電子分光装置の開発と燃料電池電極触媒のオペランド測定

• 研究課題/領域番号: 15H05489
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 高木 康多 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (30442982)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
• キーワード: 光電子分光 / オペランド測定 / in situ測定 / 放射光 / 燃料電池 / 物性実験

研究成果の概要

我々はSPring-8のビームラインBL36XUに直径30 μｍのアパーチャーを持つ差動排気型の光電子分光装置を作成した。励起光としては縦20 μｍ×横20 μｍに集光した8 keVの硬X線を用いた。作動距離を60 μｍにしてAu(111)表面の光電子分光を行い、環境圧力を1 Paから100 kPaまで変化させてAu 4fとAu3 d5/2のスペクトルを取得した。その結果、この装置が大気圧下でも光電子分光測定を実効ができることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] In situ study of oxidation states of platinum nanoparticles on a polymer electrolyte fuel cell electrode by near ambient pressure hard X-ray photoelectron spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Takagi, Heng Wang, Yohei Uemura, Takahiro Nakamura, Liwei Yu, Oki Sekizawa, Tomoya Uruga, Mizuki Tada, Gabor Samjeske, Yasuhiro Iwasawa and Toshihiko Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 19 号: 8 ページ: 6013-6021
  • DOI: 10.1039/c6cp06634h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SPring-8 BL36XU: Catalytic Reaction Dynamics for Fuel Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: O. Sekizawa, T. Uruga, Y. Takagi, K. Nitta, K. Kato, H. Tanida, K. Uesugi, M. Hoshino, E. Ikenaga, K. Takeshita, S. Takahashi, M. Sano, H. Aoyagi, A. Watanabe, N. Nariyama, H. Ohashi, H. Yumoto, T. Koyama, Y. Senba, S. Goto, H. Ohno, M. Takata, H. Kitamura, T. Ishikawa, M. Tada, T. Yokoyama, Y. Iwasawa 他
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 712 ページ: 012142-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/712/1/012142
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 雰囲気制御型硬X線光電子分光による固体燃料電池電極のその場観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 37 号: 1 ページ: 14-18
  • DOI: 10.1380/jsssj.37.14
  • NAID: 130005121612
  • ISSN: 0388-5321, 1881-4743
  • 査読あり
• [学会発表] 雰囲気制御型硬X線光電子分光による固体高分子形燃料電池電極触媒のin situ測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 学会等名: 第1回 表界面計測技術研究会
  • 発表場所: 湘南国際村センター（神奈川県三浦郡葉山町）
  • 年月日: 2017-02-25
  • 招待講演
• [学会発表] 大気圧下での光電子分光測定に向けた装置開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木康多，中村高広，Yu Liwei, 関澤央輝，坂田智裕, 宇留賀朋哉，唯美津木，岩澤康裕，横山利彦
  • 学会等名: 第30回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 神戸芸術センター（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2017-01-07
• [学会発表] 固体高分子形燃料電池の雰囲気制御型硬X線光電子分光による分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 学会等名: 第５回SPring-8グリーンサスティナブルケミストリー研究会
  • 発表場所: AP品川（東京都港区）
  • 年月日: 2016-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] In-Situ near ambient pressure hard X-ray photoelectron spectroscopic study of Pt nanoparticles on a polymer electrolyte fuel cell electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Takagi, Takahiro Nakamura, Yu Liwei, Toshihiko Yokoyama
  • 学会等名: The 76th Okazaki Conference :Advanced Spectroscopy of Organic Materials for Electronic Applications
  • 発表場所: Okazaki Conference Center, Aichi, Okazaki (Japan)
  • 年月日: 2016-11-23
  • 国際学会
• [学会発表] In situ study of oxidation states of platinum nanoparticles on a PEFC electrodeby near ambient pressure hard X-ray photoelectron spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Takagi
  • 学会等名: KPS Fall meeting 2016
  • 発表場所: Gwangju（Korea）
  • 年月日: 2016-10-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大気圧下での光電子分光測定に向けた装置開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木康多，中村高広，Yu Liwei, 坂田智裕，関澤央輝，宇留賀朋哉，唯美津木，岩澤康裕，横山利彦
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] In-situ study of oxidation state of platinum nanoparticle on PEFC electrode by near ambient pressure hard X-ray photoelectron spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Takagi, Heng Wang, Yohei Uemura, Takahiro Nakamura, Liwei Yu, Oki Sekizawa, Tomoya Uruga, Mizuki Tada, Yasuhiro Iwasawa and Toshihiko Yokoyama
  • 学会等名: The 16th International Congress on Catalysis
  • 発表場所: Beijing（China）
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] 雰囲気制御型硬X線光電子分光による燃料電池電極触媒の酸化状態の電圧依存性測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木康多，中村高広，Yu Liwei, 上村洋平，関澤央輝，宇留賀朋哉，唯美津木，岩澤康裕，横山利彦
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 雰囲気制御型硬X線光電子分光による燃料電池電極触媒の電圧依存性測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木康多，中村高広，Yu Liwei, 上村洋平，関澤央輝，宇留賀朋哉，唯美津木，岩澤康裕，横山利彦
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 柏の葉カンファレンスセンター（千葉県柏市）
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] In Situ Observation of Fuel Cell Electrodes by Near Ambient Pressure Hard X-ray photoelectron Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Takagi, Heng Wang, Yohei Uemura, Takahiro Nakamura, Yu Liwei, Oki Sekizawa, Tomoya Uruga, Mizuki Tada, Yasuhiro Iwasawa, Toshihiko Yokoyama
  • 学会等名: 2nd Annual Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy Workshop
  • 発表場所: Barkeley（USA）
  • 年月日: 2015-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] 光電子分光によるオペランド計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 学会等名: 2015年真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 硬 X線分光法を用いたPt/C電極の酸化反応のその場観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 学会等名: 第8回新電極触媒シンポジウム
  • 発表場所: 東レ総合研修センター（静岡県三島市）
  • 年月日: 2015-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] 雰囲気制御型光電子分光装置による燃料電池電極触媒のin situ測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 学会等名: 第７回岩澤コンファレンス
  • 発表場所: 千葉大学 西千葉キャンパス（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] 雰囲気制御型硬X線光電子分光装置による燃料電池電極触媒のin-situ測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木康多，上村洋平，関澤央輝，宇留賀朋哉，唯美津木，岩澤康裕，横山利彦
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス (大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] In Situ Observation of Fuel Cell Electrodes by Near Ambient Pressure Hard X-ray photoelectron Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Takagi, Heng Wang, Yohei Uemura, Oki Sekizawa, Tomoya Uruga, Mizuki Tada, Yasuhiro Iwasawa, Toshihiko Yokoyama
  • 学会等名: 12th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation
  • 発表場所: New York (USA)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] 雰囲気光電子分光実験 ～表面化学の改革！反応ガス中での触媒反応の進行を原子・分子レベルで直接視る！～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木康多
  • 学会等名: 日本表面科学会関東支部 第1回関東支部セミナー
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-05-22
  • 招待講演