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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

研究課題

研究課題/領域番号 18J20387
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノ構造化学
研究機関大阪大学

研究代表者

林 亮秀  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード酸化物/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
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Gibbs energy of hydrogen adsorption on Pt surface by machine learning potential and metadynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Akihide、Ato Yoshinori、Yamamoto Akira、Yoshida Hisao、Yamanaka Shusuke、Kawakami Takashi、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: - 号: 7 ページ: 1329-1332

    • DOI

      10.1246/cl.210137

    • NAID

      130008065509

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Theoretical Investigation of the Heterojunction Effect on the Catalytic Activity and Selectivity of an Au@NiO Core?Shell Catalyst in Aerobic Oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Akihide、Ato Yoshinori、Tada Kohei、Koga Hiroaki、Kawakami Takashi、Yamanaka Shusuke、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 31 ページ: 17039-17047

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c04443

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Investigation of Surface Oxidation of NiO/Au Core-Shell Catalyst2018

    • 著者名/発表者名
      Akihide Hayashi, Yoshinori Ato, Kohei Tada, Hiroaki Koga, Takashi Kawakami, Shusuke Yamanaka, Mitsutaka Okumura
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 16 号: 0 ページ: 242-246

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.242

    • NAID

      130007384806

    • ISSN
      1348-0391
    • 年月日
      2018-06-07
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      林亮秀・奥村光孝
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Generation of dataset for Machine learning forcefield for Pt using ANI-12020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Akihide, Okumura Mitsutaka
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      林 亮秀,山本 旭,吉田 寿雄,奥村 光隆
    • 学会等名
      第22回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 林亮秀、山本旭、吉田寿雄、奥村光隆2019

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      日本コンピューター化学会2019秋季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第123回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第98春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical investigation for the cause and role of surface oxidationof the nickel oxide / gold core-shell catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Akihide HAYASHI, Yoshinori ATO, Kohei TADA, Hiroaki KOGA, Takashi KAWAKAMI, Shusuke YAMANAKA, Mitsutaka OKUMURA
    • 学会等名
      TOCAT8
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Au@NiO コアシェル触媒上の塩基点に関する理論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第122回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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