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表面金属ナノクラスター精密調製と構造物性の研究

公募研究

研究領域機能元素のナノ材料科学
研究課題/領域番号 22015002
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

朝倉 清高  北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (60175164)

研究分担者 有賀 寛子  北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教 (90570911)
研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2011年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2010年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード酸化物表面 / 電気化学 / ナノクラスター / AFM / STM / PTRF-XAFS / 金ナノクラスター / TPRF-XAFS
研究概要

電位、総電荷量、イオン濃度などをパラメータとして、TiO_2(110)表面に電気化学的手法によって、金属クラスターを形成させ、そのサイズ、形、露出結晶面をSTMや偏光全反射蛍光XAFS法で調べて、表面クラスターの構造を原子レベルで決定し、ナノクラスター構造の制御を目的に実験を展開した。
その結果、印加電圧により、粒径や成長様式の異なるPtを得ることができた。具体的には、ポテンシャルをAg/AgCl電極に対して、-0.05Vにしたときには、数nm程度のPt粒子が成長するのに対して、-0.15Vでは、20-40nmにわたる粒径をもつナノ粒子が形成された。このように、粒子径をポテンシャルやそのかける時間で制御できることがわかった。一方、Ptの析出するサイトについてのポテンシャル依存性は認められなかった。すなわち、ステップおよびテラスにPtナノクラスターが均一に分布し、Underpotential電位での析出は観測することができなかった。
また表面をメルカプト安息香酸で修飾した表面においては、CuやAuが単原子状に高分散できることをみいだした。
これは、SとCuとの強い相互作用に起因するものである。微粒子になりやすいAuについてもメルカプト安息香酸で修飾することで、高分散化することが可能であることがわかった。こうしたメルカプト安息香酸による表面の修飾は、新しい金属高分散化法として、期待される。
また、ステップを多数持つ表面においては、Niがステップとの相互作用により、1次元小クラスターとなることが見いだされた。さらにAuのナノ粒子を酸素プラズマで処理すると、表面Auナノクラスターのサイズが小さくなることがわかった。
以上の成果は表面のナノ構造をもつクラスター制御の新しい方法論を提供したものといえる。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Polarization-dependent Total Reflection Fluorescence Extended X-ray Absorption Fine Structure and its Application to Supported Catalysis2012

    • 著者名/発表者名
      Asakura, K.
    • 雑誌名

      Catalysis Book Series

      巻: 24 ページ: 281-322

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Catalysts Confined on and Within Molecular Layers Formed on a Si (111) Surface with Direct Si-C Bonds2012

    • 著者名/発表者名
      Masuda, T.
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 24 号: 2 ページ: 268-272

    • DOI

      10.1002/adma.201102491

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angle resolved total reflection fluorescence XAFS and its application to Au clusters on TiO 2 (110) (1×1)2011

    • 著者名/発表者名
      Chun, W.J.
    • 雑誌名

      J.Ceram.Soc.Jpn.

      巻: 119 ページ: 890-893

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon incorporated FeN/C electrocatalyst for oxygen reduction enhancement in direct methanol fuel cells : X-ray absorption approach to local structures2011

    • 著者名/発表者名
      Tsai, Chi-Wen
    • 雑誌名

      ELECTROCHIMICA ACTA

      巻: 56 号: 24 ページ: 8734-8738

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2011.07.071

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical LEED analysis of Ni (2) P (0001)-1 x 1 : Evidence for P-covered surface structure2011

    • 著者名/発表者名
      Hernandez, Alvin B.
    • 雑誌名

      CHEMICAL PHYSICS LETTERS

      巻: 513 号: 1-3 ページ: 48-52

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2011.07.055

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ni@NiO Core-Shell Structure-Modified Nitrogen-Doped InTaO (4) for Solar-Driven Highly Efficient CO (2) Reduction to Methanol2011

    • 著者名/発表者名
      Tsai, Chi-Wen
    • 雑誌名

      JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C

      巻: 115 号: 20 ページ: 10180-10186

    • DOI

      10.1021/jp2020534

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic Aspects on Surface Chemical Reaction2010

    • 著者名/発表者名
      Asakura, K.
    • 雑誌名

      Catal Today

      巻: 157 ページ: 2-7

    • NAID

      120002646858

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] PTRF-XAFS analysis of structure of Au11 cluster on TiO2(110) Surface2010

    • 著者名/発表者名
      Takakusagi, S.
    • 雑誌名

      PF activity Report

      巻: 27 ページ: 63-63

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] First Direct Visualization of Spillover Species Emitted from Pt Nanoparticles2010

    • 著者名/発表者名
      Takakusagi, S.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 26 ページ: 16392-16396

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of application time of colloidal platinum nanoparticles on the microtensile bond strength to dentin2010

    • 著者名/発表者名
      Hoshika, S.
    • 雑誌名

      Dental Materials Journal

      巻: 29 ページ: 682-689

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 電気化学的手法によるPt/TiO2(110)モデル触媒表面の精密調製2011

    • 著者名/発表者名
      小川貴史
    • 学会等名
      表面科学会講演大会
    • 発表場所
      船堀ホール(東京)
    • 年月日
      2011-11-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物固体表面上の金属クラスター生成2011

    • 著者名/発表者名
      朝倉清高
    • 学会等名
      第2回統合物質国際シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 媒科学における超高速反応機構の解明2011

    • 著者名/発表者名
      朝倉清高
    • 学会等名
      ERLサイエンスワークショップII
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(つくば)(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Polarization dependent Total-Reflection Fluorescence (PTRF) XAFS Analysis of Au11 Nanoclusters on TiO2(110) Surface2010

    • 著者名/発表者名
      Takagkusagi, S.
    • 学会等名
      Pacifichem
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      2010-12-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Deposition and Structure Analysis of Au11(PPh3)8Cl3 on TiO2(110) Surface2010

    • 著者名/発表者名
      Takagkusagi, S.
    • 学会等名
      TOCAT6/APCAT5
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center (Sapporo)
    • 年月日
      2010-07-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~g16691/index.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~q16691/index.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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