| 研究課題/領域番号 |
21K14462
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
滝本 大裕 琉球大学, 理学部, 助教 (60806529)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | Ptナノシート / メソポーラス / ナノシート骨格 / 電極触媒 / ナノシートフレームワーク / 金属ナノシート / 三次元構造体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，単層Ptナノシート（二次元構造体）とＰｔ－ＮＦＭ（三次元構造体）の基礎的な電子物性と電気化学特性を明らかにし，ＮＦＭで二次元構造に起因する反応特異性を引き出せているか見極める。そして，ＮＦＭの活性を高められる表面と細孔構造の高度設計技術を創出する。第一の設計技術として，表面平滑性を制御できる因子を明らかにする。第二の設計技術として，Ｐｔ－ＮＦＭのポアサイズと骨格厚みが物質拡散性や利用効率にどのような影響を与えるか明らかにする。結果を総合的に考察し，Ｐｔ－ＮＦＭの触媒活性を最大限に引き出せる設計指針を導く。
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| 研究実績の概要 |
Ｐｔナノシートの基礎的な電気化学特性：層状白金酸塩およびそのプロトン交換体（層状白金酸）を合成し，剥離工程により酸化白金ナノシートの合成に成功した。また、水素還元後のナノシートは，厚みが０．５ｎｍ程度のＰｔメタルナノシートになっていることを，ＸＰＳやＸＲＤから明らかにした。得られたＰｔナノシートは、３ ｎｍＰｔナノ粒子より高い触媒活性と安定性であることを明らかにした。実用レベルの触媒開発を目指し、Ｐｔナノシートの担持率を高めても高活性を維持できる触媒開発に取り組んだ。その結果、グラファイト化カーボンを担体に用いることで、耐久性が高まることを明らかにした。一方、シートの凝集が目立つ課題も生じたため、これを解決できる触媒調製が必要である。
三次元構造体に関しては、鋳型で用いる炭素の表面官能基量がポイントであることがわかった。表面官能基の量を増やすために酸化処理を行ったが、検討した手法では強い酸化剤を用いたため、鋳型炭素が劣化してしまい、思うようにＰｔ前駆体を吸着できないことがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ナノシートの基礎的な電気化学特性の評価・分析が終了している。ナノシート骨格の三次元構造体も部分的に成功している。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
Ptナノシートの基礎的な物性解明：ナノシートの電気化学環境下における安定性の起源解明について取り組む。また、Ptナノシートの担持率を高められる触媒調製に取り組む。これらを検討し、白金ナノシートの触媒応用可能性および実用化に向けた優位性と課題を抽出する。
ナノシート骨格メソポーラス構造体の開発：鋳型となる炭素材料の表面官能基量や比表面積など、炭素側の物性に対するPt前駆体の担持サイトについて明らかにする。ナノシート骨格メソポーラス材料の合成判断については、電気化学測定による活性表面積で評価し開発触媒の優位性を明らかにする。
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