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2015 年度 実績報告書

希土類-貴金属合金ナノ粒子の液相精密合成と電極触媒への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K13805
研究機関名古屋大学

研究代表者

鳥本 司  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60271029)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2016-03-31
キーワード電極触媒 / 合金ナノ粒子 / Pt-Y / 酸素還元反応 / 燃料電池
研究実績の概要

固体高分子形燃料電池の高活性化・低価格化を目指して、Pt代替触媒の開発が活発に行われている。その1つとして、Ptなどの貴金属と他の遷移金属との合金ナノ粒子を作製する方法がある。例えば、高活性化かつ高安定性をしめすナノ粒子として、Pt-Y合金ナノ粒子が注目されている。しかしPt-Y合金ナノ粒子の合成は非常に困難であり、サイズを精度良く制御してナノ粒子化に成功した報告例は少ない。そこで本研究では、私たちが開発したイオン液体/金属スパッタリング法を利用してこれを解決する。すなわち、触媒として働く貴金属(Ptなど)をより酸化されやすい遷移金属(Yなど)とともにイオン液体にスパッタしてサイズのよくそろった貴金属-遷移金属複合ナノ粒子を作製し、その電極触媒活性を評価した。この方法は、用いる金属元素の価数の変化を伴わない合成法であり、液相化学合成では不可能な複合ナノ粒子の合成が可能であると期待される。
扇形のPtおよびY金属板を交互配列させたPt-Y複合金属プレートをスパッタターゲットとし、イオン液体であるbutylmethylimidazolium hexafluorophosphate (BMI-PF6)に、PtおよびYを同時スパッタ蒸着した。イオン液体中には粒径が1~2 nmの球状のPt-Y複合ナノ粒子が得られ、粒子組成はターゲットに用いる複合金属プレート中のPt:Y面積比により制御できた。次に、酸素還元反応(ORR)活性を評価するために、得られた粒子をカーボンブラック(CB)粉末上に担持した。これを電極触媒として電極に固定して酸素を飽和させた過塩素酸水溶液に浸漬し、ORR活性を評価した。電極電位が1 V vs. RHEから負側の電位においてORRによる還元電流が観測され、得られたPt-Yナノ粒子がORRの電極触媒として効果的に働くことを確認した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Single-step Preparation of Two-dimensionally Organized Gold Particles via Ionic Liquid/Metal Sputter Deposition2015

    • 著者名/発表者名
      D. Sugioka, T. Kameyama, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 ページ: 13150-13159

    • DOI

      10.1039/C5CP01602A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] イオン液体/金属スパッタリングによる金属ナノ粒子複合体の合成とサイズ・組成の精密制御2015

    • 著者名/発表者名
      鳥本  司, 亀山 達矢, 桑畑 進
    • 雑誌名

      溶融塩および高温化学

      巻: 58 ページ: 111-118

  • [学会発表] 金属スパッタリングにより作製したRu-Ni複合ナノ粒子の尿素酸化活性2016

    • 著者名/発表者名
      桒山 裕紀, 板谷 和哉, 亀山 達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      吹田
    • 年月日
      2016-03-29 – 2016-03-31
  • [学会発表] イオン液体を用いるITO ナノ粒子の合成とその光学特性制御2016

    • 著者名/発表者名
      杉岡大輔, 亀山達矢, 桑畑進, 鳥本司
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] イオン液体/金属スパッタリング法を用いる金属ナノ粒子の合成と電極触媒特性2015

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司,亀山達矢、桑畑 進
    • 学会等名
      第188回溶融塩委員会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-23 – 2015-11-23
    • 招待講演
  • [学会発表] イオン液体/金属スパッタ蒸着法により作製したAuPt複合ナノ粒子単層膜の電気化学特性2015

    • 著者名/発表者名
      杉岡 大輔, 亀山 達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-12
  • [学会発表] イオン液体/金属逐次スパッタリング法により作製したAu-Ir合金ナノ粒子の電極触媒活性2015

    • 著者名/発表者名
      板谷 和哉, 亀山 達矢, 桑畑 進, 鳥本 司
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-12
  • [学会発表] イオン液体への金属スパッタリングによる金属ナノ構造体の創製と機能材料への応用2015

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      グリーンケミストリー研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-05-08 – 2015-05-08
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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