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ナノ粒子の結晶性記述パラメータと触媒活性の相関

研究課題

研究課題/領域番号 18K04868
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28010:ナノ構造化学関連
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター (2021-2022)
国立研究開発法人物質・材料研究機構 (2018-2020)

研究代表者

坂田 修身  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 放射光利用研究基盤センター, 副センター長 (40215629)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード局所原子配列 / Pd基ナノ合金 / シンクロトロンX線解析 / X線回折 / X線吸収微細構造(XAFS) / 局所構造秩序度 / 固溶体合金ナノ粒子 / 硬X線光電子分光 / シンクロトロンX線回折 / LiNiO2薄膜 / ロッキングカーブイメージング / 半導体ウェハ / GaN / シンクロトロンX線 / Pd-Ptナノ粒子 / IrドープPdRuナノ粒子 / その場測定 / AgRhナノ粒子 / Rhナノ粒子 / XAFS / Pdナノ粒子 / Ruナノ粒子 / 構造秩序解析 / 電子状態分析 / エネルギーX線回折 / 逆モンテカルロモデリング / 結晶性記述パラメータ / 固溶度 / Pd-Pt合金ナノ粒子 / ナノ粒子
研究成果の概要

金属 (Pd, PdPt, Rh, AgRhなど) ナノ粒子(NP)の局所原子配列構造と電子状態を水素貯蔵特性と関連付けて、シンクロトロンX線の手法を用いて解析した。目的に掲げた通り、PdPt固溶体NPの結晶性は、結晶性記述パラメータ(局所構造秩序度であるbonding-orientational orderや固溶度)を用いて評価できた(例、固溶体秩序度はPt含有量の増加と共に減少)。他にも、Ru NPの電子状態やIrドープPdRu NPの原子配列構造を調べた。活用した手法は、回折、X線吸収微細構造、高エネルギーX線全散乱、リートベルト解析、逆モンテカルロモデリング、硬X線光電子分光であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

調べた合金ナノ粒子は今後産業に応用が展開できると期待される重要な材料である。本研究で得られた、局所原子配列構造や電子構造の定量的な知見は、その材料の機能と関連させて、材料創製にフィードバックし、材料開発を促進できる点で意義がある。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 17件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 10件、 招待講演 7件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Control of atomic ordering of LiNiO2 thin films on a sapphire substrate from rock-salt to layered structure using uniaxial compression2023

    • 著者名/発表者名
      Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Tang Jiayi、Kumara L.S.R.、Kimoto Koji、Miki Kazushi、Matsuda Akifumi、Yoshimoto Mamoru、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 945 ページ: 169177-169177

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2023.169177

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualizing local bending of lattice planes by extending two-azimuth synchrotron X-ray diffraction datasets to asymmetric reflection2023

    • 著者名/発表者名
      Sakata Osami、Yagyu Shinjiro
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials: Methods

      巻: - 号: 1

    • DOI

      10.1080/27660400.2023.2199130

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electronic states of gallium oxide epitaxial thin films and related atomic arrangement2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Yanna、Sakata Osami、Morita Hiroyuki、Matsuda Akifumi、Jia Fanhao、Seo Okkyun、Kumara Loku Singgappulige Rosantha、Ina Toshiaki、Kobayashi Eiichi、Kim Jaemyung、Song Chulho、Hiroi Satoshi、Palina Natalia、Lou Yanfang、Ren Wei、Yoshimoto Mamoru
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 578 ページ: 151943-151943

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2021.151943

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrogen absorption and diffusion behaviors in cube-shaped palladium nanoparticles revealed by ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Tang Jiayi、Seo Okkyun、Rocabado David S. Rivera、Koitaya Takanori、Yamamoto Susumu、Nanba Yusuke、Song Chulho、Kim Jaemyung、Yoshigoe Akitaka、Koyama Michihisa、Dekura Shun、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami、Matsuda Iwao、Yoshinobu Jun
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 587 ページ: 152797-152797

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2022.152797

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanism of Hydrogen Storage and Structural Transformation in Bimetallic Pd?Pt Nanoparticles2021

    • 著者名/発表者名
      Tayal Akhil、Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Kobayashi Hirokazu、Yamamoto Tomokazu、Matsumura Syo、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 20 ページ: 23502-23512

    • DOI

      10.1021/acsami.0c22432

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of Local Structure and Enhanced Thermal Stability of Ir-Doped PdRu Nanoparticles for Three-Way Catalytic Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Tayal Akhil、Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Kusada Kohei、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 37 ページ: 20583-20591

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c05929

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Local Structure Properties of Hydrogenated and Nonhydrogenated Amorphous In?Ga?Zn?O Thin Films Using XAFS and High-Energy XRD2021

    • 著者名/発表者名
      Kumara Loku Singgappulige Rosantha、Ishikawa Kyohei、Ide Keisuke、Hosono Hideo、Kamiya Toshio、Sakata Osami
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 24 ページ: 13619-13628

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c02437

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical and Electronic Investigation of Buried NiO<sub>1?δ</sub>, PCBM, and PTAA/MAPbI<sub>3?<i>x</i></sub>Cl<sub><i>x</i></sub> Interfaces Using Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy and Transmission Electron Microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Gueye Ibrahima、Shirai Yasuhiro、Khadka Dhruba B.、Seo Okkyun、Hiroi Satoshi、Yanagida Masatoshi、Miyano Kenjiro、Sakata Osami
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials &amp; Interfaces

      巻: 13 号: 42 ページ: 50481-50490

    • DOI

      10.1021/acsami.1c11215

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Total x-ray scattering setup for crystalline particles at SPring-8 BL15XU NIMS beamline2021

    • 著者名/発表者名
      Seo Okkyun、Kumara L. S. R.、Kim Jaemyung、Hiroi Satoshi、Kusada Kohei、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 号: 11 ページ: 113905-113905

    • DOI

      10.1063/5.0067938

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of microstructure and hydrogen absorption properties of bulk immiscible AgRh alloy nanoparticles2021

    • 著者名/発表者名
      Tayal Akhil、Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Kusada Kohei、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 869 ページ: 159268-159268

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.159268

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrogen absorption and desorption on Rh nanoparticles revealed by in situ dispersive X-ray absorption fine structure spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Song Chulho、Seo Okkyun、Matsumura Daiju、Hiroi Satoshi、Cui Yi-Tao、Kim Jaemyung、Chen Yanna、Tayal Akhil、Kusada Kohei、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 34 ページ: 19751-19758

    • DOI

      10.1039/d0ra03322g

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modifying the crystal structures of Fe2O3-doped NiO epitaxial thin films grown at room temperature by controlling the oxygen partial pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Seo Okkyun、Tayal Akhil、Kim Jaemyung、Song Chulho、Katsuya Yoshio、Sakata Osami、Tang Jiayi、Lee Nodo、Kim Yong Tae、Ikeya Yuki、Takano Shiori、Matsuda Akifumi、Yoshimoto Mamoru
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 533 ページ: 147432-147432

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2020.147432

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of selective chemisorption of fcc and hcp Ru nanoparticles using X-ray photoelectron spectroscopy analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Gueye Ibrahima、Kim Jaemyung、Kumara L.S.R.、Yang Anli、Seo Okkyun、Chen Yanna、Song Chulho、Hiroi Satoshi、Kusada Kohei、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Journal of Catalysis

      巻: 380 ページ: 247-253

    • DOI

      10.1016/j.jcat.2019.10.004

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The relationship between crystalline disorder and electronic structure of Pd nanoparticles and their hydrogen storage properties2019

    • 著者名/発表者名
      Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Tayal Akhil、Song Chulho、Kumara L. S. R.、Dekura Shun、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 37 ページ: 21311-21317

    • DOI

      10.1039/c9ra02942g

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlation between the electronic/local structure and CO-oxidation activity of PdxRu1-x alloy nanoparticles2019

    • 著者名/発表者名
      Song Chulho、Tayal Akhil、Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Chen Yanna、Hiroi Satoshi、Kumara L. S. R.、Kusada Kohei、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 1 号: 2 ページ: 546-553

    • DOI

      10.1039/c8na00305j

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of interfacial structure of Pd?Pt nanoparticles on hydrogen solubility2019

    • 著者名/発表者名
      Tayal Akhil、Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Kumara L.S.R.、Song Chulho、Hiroi Satoshi、Chen Yanna、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 791 ページ: 1263-1269

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.03.342

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lattice constant, bond-orientational order, and solid solubility of PdPt bimetallic nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Seo Okkyun、Kim Jaemyung、Hiroi Satoshi、Song Chulho、Kumara L. S. R.、Tayal Akhil、Chen Yanna、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 7 ページ: 071907-071907

    • DOI

      10.1063/1.5040661

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Local Geometry and Electronic Properties of Nickel Nanoparticles Prepared via Thermal Decomposition of Ni-MOF-742018

    • 著者名/発表者名
      Tayal Akhil、Chen Yanna、Song Chulho、Hiroi Satoshi、Kumara L. S. R.、Palina Natalia、Seo Okkyun、Mukoyoshi Megumi、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi、Sakata Osami
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 号: 16 ページ: 10072-10080

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b01230

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic origin of hydrogen storage in MOF-covered palladium nanocubes investigated by synchrotron X-rays2018

    • 著者名/発表者名
      Chen Yanna、Sakata Osami、Nanba Yusuke、Kumara Loku Singgappulige Rosantha、Yang Anli、Song Chulho、Koyama Michihisa、Li Guangqin、Kobayashi Hirokazu、Kitagawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 1 号: 1

    • DOI

      10.1038/s42004-018-0058-3

    • NAID

      120006529731

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Visualization of local bending of lattice planes of a GaN wafer by extending SR X-ray RC imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Osami SAKATA
    • 学会等名
      ASCA2022,17th International Conference of the Asian Crystallographic Association
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stacking fault density of fcc metal nanoparticles anlyzed by Rietveld method2022

    • 著者名/発表者名
      Seo Okkyun, SAKATA Osami
    • 学会等名
      ASCA2022,17th International Conference of the Asian Crystallographic Association
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Powerful synchrotron x-ray techniques for metal nanoparticle studies2019

    • 著者名/発表者名
      Osami Sakata
    • 学会等名
      The Workshop on Neutron and X-ray Characterizations on Caloric Materials
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of selective surface interaction of Ruthenium nanoparticles by hard X-ray photoemission spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      GUEYE Ibrahima
    • 学会等名
      ECASIA-19
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Modeling Technique for Crystalline Metal Nanoparticles by X-ray Total Scattering Data2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Hiroi
    • 学会等名
      MRM2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural modelnig of metal nanoparticles by x-ray total scattering data2018

    • 著者名/発表者名
      廣井慧、Song Chulho、坂田修身
    • 学会等名
      AsCA2018(The Asian Crystallographic Association)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchrotron X-ray researches: Nanosecond-time resolved diffraction for ferroelectric films and photoelectron spectroscopy for metal Rh-based nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Osami Sakata
    • 学会等名
      International center for quantum and molecular structure (ICQMS) seminar
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electronic discovery of Rh based alloy nanoparticle catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Osami Sakata, C. Song, A. Yang, N. Palina, M. Koyama, & H. Kitagawa
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure-14
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The structural modeling technique of metalic nanoparticle using x ray total scattering data2018

    • 著者名/発表者名
      廣井慧、Song Chulho、坂田修身
    • 学会等名
      79th JSAP Autumn Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Research on atomic structures and electronic states of metal nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Osami Sakata
    • 学会等名
      Frontier Lectures for New Energy Materials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synchrotron X-ray studies of nanomaterials of ultra-thin films and metal nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Osami Sakata
    • 学会等名
      The 13th National Conference on X-ray Diffraction and ICDD Workshop of of Chinese Crystallographic Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 坂田修身|研究者総覧SAMURAI

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/sakata_osami

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 結晶格子面分布測定方法2018

    • 発明者名
      坂田 修身,キム ジェミョン,ソ オッキュン
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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