| 研究課題/領域番号 |
21H01614
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
|
|---|
| キーワード | 白金ナノ粒子 / 不均一触媒 / 高速電子顕微鏡法 / 貴金属ナノ触媒 / 原子分解能電子顕微鏡法 / 貴金属ナノ粒子 / 規則合金 / 3次元構造解析 / ナノ界面 / ３次元構造解析 / 原子分解能電子顕微鏡 / ３次元電子顕微鏡法 / 微分位相コントラスト法 / 触媒ナノ界面 / 先端電子顕微鏡法 / 深さ断層法 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
触媒ナノ界面では，金属ナノ粒子から酸化物担体への電荷移動による特異な電場の形成が予想されるため，３次元での電場構造解析が触媒活性点の決定および触媒発現・劣化機構の解明に極めて重要な役割を果たすと考えられる．本研究では，３次元の原子構造および電場構造を可視化する電子顕微鏡法を開発し，不均一触媒に形成されるナノ界面への応用研究により，活性点や触媒発現・劣化機構を明らかにすることを目的とする．
|
| 研究実績の概要 |
TiO2(110)基板に担持された白金ナノ粒子は代表的な不均一触媒であり、排ガスの非毒処理や水素に関わる選択的反応の促進など、幅広い触媒として産業的にも重要な材料系である。同時に最も研究が行われてきた触媒モデル系材料でもある。今年度は、実際に利用される高温領域において、白金ナノ粒子の原子ダイナミクスに関する実験を実施した。これまでに培ってきた、清浄な試料作成技術および高精度・高安定な電子顕微鏡制御技術を組み合わせることにより、触媒活性時における白金ナノ粒子の原子ダイナミクスの追跡を行った。
我々の研究グループで独自開発を行っている高速電子顕微鏡法では、原子分解能を保持しつつ、40ミリ秒（512×512ピクセル）の高い時間分解能での観察が可能である。今年度は、白金ナノ粒子の凝集過程のごく初期段階を明らかにするため、比較的小さな白金３量体に注目した。高速電子顕微鏡法では、結像に関与する電子ドーズが極端に少ないため、白金単原子の観察が困難となる。そこで、時間平均像からTiO2基板のコントラストを取り除くこと画像処理法を検討し、白金３量体の位置変化を特定した。さらに、第一原理計算と組み合わせることにより、２次元投影像から白金３量体の３次元原子構造を再生する手法も開発した。以上より、白金３量体の３次元ダイナミクスの追跡に成功し、白金３量体は白金単原子と比較すると拡散速度が数桁小さくなることや特定の原子サイトを避けながら拡散する様子が明らかとなった。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
