| 研究課題/領域番号 |
19K22102
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
武藤 俊介 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (20209985)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 金属微粒子触媒 / 高分解能電子顕微鏡 / 質量分析 / オペランド計測 / その場観察 / 反応活性点 / 自動車排気ガス / 電子顕微鏡 / 自動車排気ガス浄化 / 窒素酸化物還元 / オペランド測定 / 自動車触媒 / ナノ粒子触媒 / インフォマティクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，ガス化学反応をリアルタイム原子レベル観察でその場観察すると同時に反応に関与する供給ガス及び生成ガスを検出する新たなオペランド測定システムを構築し，触媒反応研究における議論の中心の一つである反応活性点の特定とそのダイナミクスの解明を目指すものである．触媒反応の観察に実績を持つ名古屋大学超高圧電子顕微鏡施設所有の反応科学超高圧走査透過型電子顕微鏡（RS-HVSTEM）に高感度四重極質量分析計を装着して原子分解能で触媒粒子を観察すると同時にガス分子を検出するのみならず，電子エネルギー損失分光データにインフォマティクス技法応用によって表面ガス吸着分子のイメージングを行う．
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，ガス化学反応をリアルタイム原子レベル観察でその場観察すると同時に反応に関与する供給ガス及び生成ガスを検出する新たなオペランド測定システムを構築し，反応活性点の特定とそのダイナミクスの解明を目指すものである．
反応科学超高圧電子顕微鏡のガス環境セル排気ラインに四重極質量分析計およびガスクロマトグラフシステムを設置した．具体的応用事例として、自動車排気ガス浄化でも困難とされている窒素酸化物還元のためのモデル触媒であるZrO2担持Rh微粒子を用い，温度上昇に伴う微粒子表面の原子分解能TEM観察と酸化還元反応生成ガスの検出が実際に可能なことを示し、その詳細な過程の解析に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在，S/TEM観察技術において最もホットな分野の一つが実際のデバイスの実動作条件を電子顕微鏡（TEM）内で再現して高空間分解能でそのダイナミクスを捉える「オペランド測定」である．TEM技術は，実空間での高い空間分解能において材料科学分野の他の実験手法を圧倒するが，標準分析装置の元素分析感度は1原子%程度である．そこで，ガス環境セルを設置した本学反応科学超高圧TEMに質量分析装置を設置し，実際に原子レベルでの構造変化観察と同時に微量反応生成ガスの検出に成功した．おそらく世界で初めて自動車排気ガス浄化触媒反応のダイナミクスを画像とスペクトルで同時に捉えることができ、反応機構の解明に寄与した．
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