表面科学的手法による金属触媒と炭素担体間の相互作用の解明

• 研究課題/領域番号: 23360352
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中村 潤児 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40227905)
• 研究分担者: 近藤 剛弘 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70373305)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
• キーワード: 白金 / ナノクラスター / 触媒 / 燃料電池 / 表面科学 / グラフェン / ナノカーボン / 水素

研究概要

Ptクラスターをサブナノメートルから4nmの間でサイズを制御してグラフェンに高分散担持できた。PtのサイズによってCOの電気化学的酸化がどのように変化するかを調べた結果、Ptサブナノクラスターの活性が極めて高いことがわかった。粒子サイズが大きくなるとともに活性は低下する。サイズが小さいとPtの電子状態はバルクPtのものとは大きく異なる。すなわち、Pt/グラフェン触媒における炭素担体効果は著しい。また、窒素をグラフェンにドープするとPtクラスターの触媒活性や電子状態が変化することも明らかとなった。本研究成果は、グラフェンを用いた燃料電池への応用が可能であることを意味している。

研究成果

• [雑誌論文] Rikson Asman Siburian, Takahiro Kondo, Junji Nakamura (2013)
  • 著者名/発表者名: Rikson Asman Siburian, Takahiro Kondo, Junji Nakamura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: Vol. 117 号: 7 ページ: 3635-3645
  • DOI: 10.1021/jp311852j
  • 査読あり
• [雑誌論文] グラフェンの反応性と触媒への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 雑誌名: 化学と工業 4 月号 巻: Vol. 66 , No.4 ページ: 307-309
  • NAID: 10031162212
• [雑誌論文] ナノカーボンの表面化学と触媒設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 雑誌名: 超精密 巻: Vol.19 ページ: 25-29
• [雑誌論文] Support Effects of Carbon on Pt Catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Junji Nakamura, Takahiro Kondo
  • 雑誌名: Topics in Catalysis 巻: Vol. 56 号: 15-17 ページ: 1560-1568
  • DOI: 10.1007/s11244-013-0144-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4．グラフェン担持電極触媒における担体効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 81 号: 8 ページ: 650-654
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.81.650
  • NAID: 10031178984
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり
• [雑誌論文] グラフェンの反応性と触媒への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 雑誌名: 化学と工業4月号 巻: 66 (No.4) ページ: 307-309
  • NAID: 10031162212
• [雑誌論文] グラフェン担持電極触媒における担体効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 雑誌名: 触媒 巻: Vol. 54 ページ: 398-403
  • NAID: 10031178984
• [雑誌論文] Formation Process of Pt Subnano-Clusters on Graphene Nanosheets (2012)
  • 著者名/発表者名: Rikson Asman Siburian and Junji Nakamura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: Vol. 116 号: 43 ページ: 22947-22953
  • DOI: 10.1021/jp307327e
  • 査読あり
• [雑誌論文] グラフェンを利用した燃料電池電極触媒 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 雑誌名: 触媒 巻: 54 ページ: 398-403
  • NAID: 10031117970
• [学会発表] ナノ炭素の表面化学と触媒応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 一般社団法人ニューダイヤモンドフォーラム 平成24年度第3回研究会
  • 発表場所: 東京大学駒場リサーチキャンパス(東京)
  • 年月日: 2013-01-24
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボンの表面化学と触媒設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 超精密加工専門委員会 第64回研究会 液体に関する先端科学とデバイス分野の新展開
  • 発表場所: メルパルク大阪 (大阪)
  • 年月日: 2012-10-04
  • 招待講演
• [学会発表] Platinum subnano-cluster catalysts on graphene nano sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: SIBURIAN, Rikson, TAKEGUCHI, Masaki, NAKAMURA, Junji
  • 学会等名: 第110回触媒討論会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス( 福岡)
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] 燃料電池電極触媒機能と炭素担体効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 第60回固体イオニクス研究会
  • 発表場所: 物質・材料研究機構 (茨城)
  • 年月日: 2012-05-31
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン担持電極触媒と担体効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場 (茨城)
  • 年月日: 2012-05-16
  • 招待講演
• [学会発表] Support Effects of Nano-Carbons on the Properties of Fuel Cell Catalysts (2012)
  • 著者名/発表者名: Junji Nakamura
  • 学会等名: GRI symposium III
  • 発表場所: トヨタテクノミュージアム産業技術記念館 (Aichi, Japan)
  • 年月日: 2012-02-02
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボンによる燃料電池電極触媒の活性促進効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 筑波大学学際物質科学研究センター(TIMS)第15回機能性分子シンポジウム
  • 発表場所: 筑波大学(茨城)
  • 年月日: 2012-01-28
  • 招待講演
• [学会発表] Platinum subnano- cluster catalysts on graphene nano sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: Siburian, Rikson, Takeguchi, Masaki, Nakamura, Junji
  • 学会等名: 触媒学会第110回触媒討論会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] Development of Electrocatalysts for Fuel Cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Junji Nakamura
  • 学会等名: チュニジア-日本 文化・科学・技術学術会議第11回大会(TJASSST'11)
  • 発表場所: Iberostar Saphir Palace (Tunisia)
  • 年月日: 2011-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Preparation of Pt/Graphene Nano-Sheet for CO-Tolerant Catalyst (2011)
  • 著者名/発表者名: RIKSON, Siburian, 中村潤児
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学(北海道)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] ナノカーボン担持電極触媒と担体効果
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば）
  • 招待講演
• [学会発表] 燃料電池電極触媒機能と炭素担体効果
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 第60回固体イオニクス研究会
  • 発表場所: 物質・材料研究機構 千現地区（つくば）
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボンの表面化学と触媒設計
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 精密工学会 超精密加工専門委員会 第64回研究会
  • 発表場所: メルパルク大阪（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ炭素の表面化学と触媒応用
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: ニューダイヤモンドフォーラム平成２４年度第３回研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] Preparation of Pt/Graphene Nano-Sheet for CO-Tolerant Catalyst
  • 著者名/発表者名: RIKSON, Siburian，中村潤児
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見工業大学(北海道)
• [学会発表] Development of Electrocatalysts for Fuel Cell
  • 著者名/発表者名: Junji Nakamura
  • 学会等名: チュニジア－日本 文化・科学・技術学術会議 第11回大会(TJASSST’11)
  • 発表場所: Iberostar Saphir Palace (Tunisia)
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボンによる燃料電池電極触媒の活性促進効果
  • 著者名/発表者名: 中村潤児
  • 学会等名: 筑波大学学際物質科学研究センター（TIMS）第15回機能性分子シンポジウム
  • 発表場所: 筑波大学総合研究棟B（つくば）
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~nakamura_lab/index.html