| 研究領域 | ハイドロジェノミクス：高次水素機能による革新的材料・デバイス・反応プロセスの創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05517
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
山内 美穂 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (10372749)
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| 研究分担者 |
吉信 淳 東京大学, 物性研究所, 教授 (50202403)
張 浩徹 中央大学, 理工学部, 教授 (60335198)
島 隆則 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (60391976)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| キーワード | 高活性水素 / ナノ構造体 / ナノ合金粒子 / 単原子合金膜 / クラスター |
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| 研究実績の概要 |
高活性水素を選択的に生成するナノ構造体界面を構築する技術を確立するため、ナノ構造体（ナノ粒子、薄膜、クラスター）界面での高活性水素（原子状水素H0、ヒドリドH-、プロトンH+）の高選択的生成法を確立するとともに、ナノ構造体上で生成する高活性水素を使った新規の反応システムの開拓に着手することを目的とする。
高いアンモニア合成活性（N2の乖離と水素化）に高い活性をしめすRuにFeを固溶させた新規にナノ合金触媒の作製を行なった。このナノ合金はRu上での原子状水素被毒が抑制されるとともに、Ru上で高いアンモニア合成活性が維持されることが明らかとなった。今後、ナノ合金の電子状態と界面における水素および窒素の活性化プロセスの解明に注力する予定である。また、単原子のPdを担持させたCuの二次元界面上における水素雰囲気下における光電子分光測定を開始した。Pdの電子状態から膜上での原子状水素の分布状態をわかることが初めて明らかとなった。これまでTiヒドリドクラスターはN2を活性化することができることがわかっていた。しかしながら、Ti-Nの結合が強いために連続的な反応には至らないことが問題であった。そこで、本年度は、軽元素と適度な相互作用を示すと考えられるCrからなるクラスターを作製した。このCrヒドリドクラスターは本研究により初めて合成されたものである。この後、N2分子との反応性を調べる予定である。また、プロトン／電子プーリング機能を示すFe錯体上で高度に活性化されたラジカル状水素を用いたCO2固定の手がかりを得えることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
ナノ構造体の特徴を生かした高活性水素を高選択的に生成することに成功した。また、高活性水素を多様な化学反応に利用することができるようになり、計画が前倒して進行しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究により、様々な高活性水素の効率的な生成ができるようになった。また、ナノ構造体状での高活性水素を使った新規の化学反応プロセスの開拓も開始された。来年度は、プロセスの開拓とともに、ナノ構造体での高活性水素の生成機構およびその反応活性化機構の解明にも注力して研究を進める。
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