新規金属ナノ細孔体の創製と機能解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15550171
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 加納 博文 千葉大学, 理学部, 助教授 (60334166)
• キーワード: ナノ細孔体 / 白金 / テンプレート法 / シリカメソ細孔体 / メタノール酸化

研究概要

シリカナノ物質をテンブレートとして用いる鋳型法により、白金等の金属ナノ細孔体の合成法を確立し、得られたナノ細孔体の基礎的特性を把握し、触媒や電極機能を評価するとともに、ナノ物質特有の量子効果を解明することを目的としており、平成15年度は以下の研究を進めた。
テンプレートとしてシリカ微粒子を用い、異なる溶媒を用いて白金ナノ細孔体の合成を試みた。得られた試料を電子顕微鏡やX線回折法、X線光電子分光法、窒素吸着法により、形状や細孔構造などナノ細孔体特有の性質を評価した。
その結果、エタノールでは白金金属の結晶子が大きくなりすぎ、細孔性が悪いことがわかった。金属ナノ細孔体の合成にはアセトンが最適な溶媒であると結論した。これはアセトンが、親水疎水性のバランスよい溶媒であるためと考えられた。
さらに、異なる構造のシリカテンプレートを用いて、得られる白金ナノ細孔体の構造との関係を調べた。シリカ微粒子に加え、シリカメソ細孔体としてよく知られるMCM-41とMCM-48を用い、上記と同様の方法で白金ナノ細孔体を合成した結果、テンプレートの構造に依存した形状の白金ナノ細孔体を得た。しかしながら、細孔体の細孔壁が厚くなるなど、凝結が進行した結果金属部分の構造がテンプレートの大きさよりも大きくなった。このようにメソ細孔体テンプレートそのままの構造を保つことは困難であったが、非常に高い細孔性を有する白金ナノ構造体が得られた。
シリカ微粒子をテンプレートとして得た白金ナノ細孔体の燃料電池用電極材料としての特性を、サイクリックボルタンメトリーなど電気化学測定により評価した。グラッシーカーボンを基板とした白金ナノ細孔体物質の電極を作製し、メタノールの電気化学酸化性を調べた。市販の白金黒と同程度の活性が認められ、CO被毒に対してはより高い耐性を示し、優位な点を示した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hattori, T.Konishi, H.Kanoh, S.Kawasaki, K.Kaneko: "Stable nanoporous metallic nickel colloids"Advanced Materials. 15・6. 529-531 (2003)
• [文献書誌] Z.M.Wang, K.Hoshinoo, K.Shishibori, H.Kanoh, K.Ooi: "Surfactant-mediated synthesis of a novel nanoporous carbon-silica composite"Chemistry of Materials. 15・15. 2926-2935 (2003)
• [文献書誌] H.Watanabe, K.Yamaji, A.Sonoda, Y.Makita, H.Kanoh, K.Ooi: "Theoretical Estimation of the Solvent Effect of the Lithium Isotopic Reduced Partition Function Ratio"Journal of Physical Chemistry A. 107・39. 7832-7844 (2003)
• [文献書誌] T.Ohkubo, Y.Hattori, H.Kanoh, T.Konishi, T.Fujikawa, K.Kaneko: "Structural Anomalies of Rb and Br Ionic Nanosolutions in Hydrophobic Slit-Shaped Solid Space as Revealed by the EXAFS Technique"Journal of Physical Chemistry B. 107・49. 13616-13622 (2003)
• [文献書誌] Y.Tao, H.Kanoh, K.Kaneko: "Uniform Mesopore-Donated Zeolite Y Using Carbon Aerogel Templating"Journal of Physical Chemistry B. 107・40. 10974-10976 (2003)
• [文献書誌] Z.M.Wang, N.Yamashita, H.Kanoh: "Gaseous adsorption properties of a silica-pillared layered manganese oxide"Journal of Colloid and Interface Science. 269・2. 283-289 (2004)