自己組織化ナノポーラス金属の排ガス触媒への展開

• 研究課題/領域番号: 25708036
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤田 武志 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (90363382)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015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); 2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2013年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 多孔質金属 / 排ガス触媒 / 電子顕微鏡 / ナノポーラス金属 / 透過電子顕微鏡 / 触媒 / CO酸化 / NO還元

研究成果の概要

①ガス環境セルを備えた超高圧電子顕微鏡を用いることで、ナノポーラスAu触媒のＣＯ酸化反応が起こっている様子を原子レベルで観察し、表面拡散による劣化過程を初めて明らかにした。そして双晶による結晶面欠陥が、表面拡散のピン留め効果に有効であることもわかった。
②銅・ニッケル・マンガンの合金からマンガンを選択腐食することで、貴金属やレアアースを一切使わない高性能排ガス触媒の開発に成功した。長時間の高温使用にも耐えられる特有のナノ構造になっていることを明らかにし、ＮＯ還元反応の微細構造の変化を透過電子顕微鏡によってその場観察することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Earth-Abundant and Durable Nanoporous Catalyst for Exhaust-Gas Conversion (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Fujita, H. Abe, T. Tanabe, Y. Ito, T. Tokunaga, S. Arai, Y. Yamamoto, A. Hirata, M. W. Chen
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 26 号: 10 ページ: 1609-1616
  • DOI: 10.1002/adfm.201504811
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanoporous Metal Papers for Scalable Hierarchical Electrode (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fujita, Y. Kanoko, Y. Ito, L. Y. Chen, A. Hirata, H. Kashani, O. Iwatsu, M. W. Chen
  • 雑誌名: Advanced Science 巻: 2 号: 8 ページ: 1500086-1500086
  • DOI: 10.1002/advs.201500086
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Environment-Sensitive Thermal Coarsening of Nanoporous Gold (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kuwano-Nakatani, T. Fujita, K. Uchisawa, D. Umetsu, Y. Kase, Y. Kowata, K. Chiba, T. Tokunaga, S. Arai, Y. Yamamoto, N. Tanaka, M. W. Chen
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 56 号: 4 ページ: 468-472
  • DOI: 10.2320/matertrans.MF201403
  • NAID: 130005129264
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic Observation of Catalysis-Induced Nanopore Coarsening of Nanoporous Gold (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fujita, T. Tokunaga, L. Zhang, D. W. Li, L. Y. Chen, S. Arai, Y. Yamamoto, A. Hirata, N. Tanaka, Y. Ding, M. W. Chen
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 14 号: 3 ページ: 1172-1177
  • DOI: 10.1021/nl403895s
  • 査読あり
• [学会発表] Earth-abundant nanoporous metal catalysts for exhaust-gas conversion (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific basin societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Dealloyed Nanoporous Metals for Green Application (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: International Conference on Functional Materials for Frontier Energy Issues (ICFMFE 2015)
  • 発表場所: Novosibirsk (Russia)
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 貴金属・希土類元素フリーの排ガス触媒の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: 第157回日本金属学会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Dealloyed Nanoporous Metals for Green Application (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: 4th International Symposium on Energy Challenges & Mechanics –working on small scales (ICM4)
  • 発表場所: Aberdeen (Scotland)
  • 年月日: 2015-08-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dealloyed Nanoporous Metals for Catalytic Application (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM2015)
  • 発表場所: Paris (France)
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ナノポーラス金属ペーパーの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志、鹿子泰宏、伊藤良一、陳明偉
  • 学会等名: 第156回日本金属学会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] In-situ TEM observation of nanoporous gold catalyst (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: the International Symposium on “New Movements of Electron Microscopy for the Next Generation”
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] TEM observation of Nano Porous Gold in Reaction Environment (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings and Interfaces (PacSurf 2014)
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2014-12-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-situ TEM observation of catalytic nanoporous gold (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: First International Symposium on Nanoporous Materials by Alloy Corrosion
  • 発表場所: Lake Bostal (Germany)
  • 年月日: 2014-09-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanoporous metal catalysts for exhaust-gas transformation (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: RIMS International Conference:“Mathematical Challenge to a New Phase of Materials Science”
  • 発表場所: 京都大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2014-08-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-situ observation of catalytic nanoporous gold (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 学会等名: TMU International Kick Off Workshop for the Research Center for Gold Chemistry
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2014-05-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-situ observation of nanoporous gold catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 武志
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第69回学術講演会
  • 発表場所: 大阪府吹田市、ホテル阪急エキスポパーク
  • 招待講演
• [学会発表] ナノポーラス金のＣＯ酸化反応におけるその場電子顕微鏡観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 武志, 陳 明偉, 徳永 智春, 山本 悠大, 荒木 重勇, 田中 信夫
  • 学会等名: 第153回日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 金沢市、金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] 電子顕微鏡法によるナノポーラス金属表面触媒反応機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 武志
  • 学会等名: 2013 年真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば市、つくば国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] Catalytic origins of nanoporous gold (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Fujita
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2013 (ISETS ’13)
  • 発表場所: 名古屋市、名古屋大学
  • 招待講演
• [図書] 化学 2016年6月号 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田武志
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 触媒の設計・反応制御事例集 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 武志 他
  • 総ページ数: 827
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 次世代蓄電池の【最新】材料技術と性能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田 武志 他
  • 総ページ数: 829
  • 出版者: 技術情報協会
• [産業財産権] 多孔質金属およびその製造方法並びに蓄電装置 (2015)
  • 発明者名: 藤田武志、陳明偉、伊藤良一、陳廬陽、田中茂雄、鹿子泰宏
  • 権利者名: 東北大学、太盛工業株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-051416
  • 出願年月日: 2015-03-13
• [産業財産権] 多孔質ニッケル合金化合物及び触媒 (2013)
  • 発明者名: 藤田 武志、陳 明偉、阿部 英樹、田邊 豊和
  • 権利者名: 東北大学、物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-224722
  • 出願年月日: 2013-10-29