超音波によって内部構造をデザインした二元金属ナノ粒子の電子構造と触媒活性

• 研究課題/領域番号: 22686074
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 水越 克彰 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60342523)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2011年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2010年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 触媒機能解析 / 二元金属ナノ粒子 / 超音波 / 合金ナノ粒子 / 光触媒 / 助触媒 / コア・シェル構造 / 触媒活性 / 光触媒活性 / 第一原理計算 / フラッシュフォトリシス / 電子構造 / シナジー効果 / 超音波化学

研究概要

超音波還元法によってAu、Pd、Ptのうち2種類からなる二元系ナノ粒子を調製し二酸化チタン粒子表面に担持して(光)触媒活性と構造の関係を調査した。暗反応では、コア・シェル構造に由来する触媒活性向上が顕著であり、活性はシェル厚さに依存し、原子数層でも活性向上への寄与が大きいことが分かった。一方、光触媒反応では、構造よりも組成への依存性が高く、Ptのような仕事関数の大きな金属は、少量でも活性向上への寄与が大きかった。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of CeO_2 support properties on structure of Pt-Cu nanoparticles synthesized by electron beam irradiation method for preferential CO oxidation (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Kugai、T. Moriya、S. Seino、T. Nakagawa、Y. Ohkubo、H. Nitani、T. Akita、Y. Mizukoshi、T. A. Yamamoto
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 巻: 223巻 ページ: 347-355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of visible-light-responsive titanium dioxide layer on titanium using anodic oxidization in nitric acid (2013)
  • 著者名/発表者名: Mizukoshi, Y.
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. 巻: 270 ページ: 513-518
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2013.01.071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of CeO_2 support properties on structure of Pt-Cu nanoparticles synthesized by electron beam irradiation method for preferential CO oxidation (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Kugai, T. Moriya, S. Seino, T. Nakagawa, Y. Ohkubo, et al.
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 巻: Vol.223 ページ: 347-355
  • DOI: 10.1016/j.cej.2013.02.116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of for Pt-Cu bimetallic catalysts synthesized by electron beam irradiation method on preferential CO oxidation (2012)
  • 著者名/発表者名: Junichiro Kugai
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: Vol.126 ページ: 306-314
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2012.07.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible Light Responsive TiO_2 Photocatalyst Prepared by Anodization of Ti-6Al-4V Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukoshi、N. Masahashi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41巻 号: 5 ページ: 544-545
  • DOI: 10.1246/cl.2012.544
  • NAID: 10030619884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-induced properties of anodic oxide films on Ti6Al4V (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Masahashi、Y. Mizukoshi、S. Semboshi、 K. Ohmura、S. Hanada
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520巻 号: 15 ページ: 4956-4964
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2012.03.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angle resolved XPS studies on an anodic oxide formed on Ti-Nb-Sn alloy and the photo-induced change in carbon contaminants adsorbed on its surface (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu、N. Masahashi、Y. Mizukoshi
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 258巻 号: 16 ページ: 6502-6055
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.02.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible light response of nitrogen and sulfur co-doped TiO2 photocatalysts fabricated by anodic oxidation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Komai、K. Okitsu、R. Nishimura、N. Ohtsu、 G. Miyamoto、T. Furuhara 、S. Semboshi、Y. Mizukoshi、N. Masahashi
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 164巻 号: 1 ページ: 399-403
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2010.10.085
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超音波を利用した磁性ナノ材料の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉
  • 雑誌名: ケミカルエンジニアリング 巻: 56巻 ページ: 36-41
• [学会発表] 二元金属ナノ粒子の二酸化チタン光触媒に対する助触媒効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Formation Mechanism of Noble Metal Nanoparticles in Aqueous Solution by Solution (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukoshi、N. Masahashi、S. Tanabe
  • 学会等名: International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN2012)
  • 発表場所: 豪
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 液相プラズマ法による貴金属ナノ粒子の創製とその生成機構の考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉、田邉秀二
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Au-Pd二元合金担時TiO_2の電子状態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村井俊文、長島正剛、内田純、趙顕秀、畠田大介、齊藤良行、水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] Formation Mechanism of Noble Metal Nanoparticles in Aqueous Solution by Solution (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiteru Mizukoshi
  • 学会等名: International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN2012)
  • 発表場所: オーストラリア ブリスベン
• [学会発表] Au-Pd二元合金担時TiO2の電子状態解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村井俊文
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 金・パラジウム二元金属ナノ粒子のコア・シェル構造に対する触媒活性の依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 沖縄県
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 金・パフジウム二元金属ナノ粒子のコア・シェル構造に対する触媒活性の依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ(沖縄)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Sonochemically designed internal structure of Au/Pd bimetallic nanoparticles and the promotional effect on photocatalysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukoshi、K. Sato、Y. Saito、T. J. Konno、 N. Masahashi
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010 : 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: 米国
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Sonochemically designed internal structure of Au/Pd bimetallic nanoparticles and the promotional effect on photocatalysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizukoshi, K.Sato, Y.Saito, T.J.Konno, N.Masahashi
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010 : 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: 米国ホノルル
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] 超音波還元法による磁気回収および再使用可能な貴金属・磁性体複合ナノ触媒の調製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 出端大樹、興津健二、西村六郎、水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本化学会西日本大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-11-07
• [学会発表] 金・パラジウム二元合金ナノ粒子の触媒機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本化学会西日本大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-11-07
• [学会発表] 金・パラジウム二元合金ナノ粒子の触媒機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本化学会西日本大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本)
  • 年月日: 2010-11-07
• [学会発表] 超音波還元法による磁気回収および再使用可能な貴金属・磁性体複合ナノ触媒の調製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 出端大樹、興津健二、西村六郎、水越克彰、正橋直哉
  • 学会等名: 日本化学会西日本大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本)
  • 年月日: 2010-11-07
• [学会発表] 超音波/逆沈殿法による超常磁性酸化鉄ナノ粒子の調製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、首藤達也、正橋直哉、田辺秀二
  • 学会等名: 第19回日本ソノケミストリー学会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] 超音波/逆沈殿法による超常磁性酸化鉄ナノ粒子の調製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水越克彰、首藤達也、正橋直哉、田辺秀二
  • 学会等名: 第19回日本ソノケミストリー学会
  • 発表場所: 東京工業大学(神奈川)
  • 年月日: 2010-10-21
• [備考]
  • URL: http://polar.imr.tohoku.ac.jp/