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本研究では高い機能を発現しうる異方形態をもつナノ触媒について、その再生システムを実現することが最終的な目的である。平成28年度までに行った異方形態をもつAu ナノ結晶の調製を踏まえ、平成29年度は、これら金結晶の初期形態をより高い触媒活性を持つ形態へと変換する手法の確立を行った。
まず、液中で塩化金酸をゆっくりと室温で還元し、結晶面を明瞭に観察できるマイクロサイズの金結晶を作製した。この金結晶の主要な結晶面は(111)面であり、(100)面や(110)面と比べて表面自由エネルギーが低く活性は高く無い。より触媒活性が高いと見込まれる高指数面で構成された結晶へと変化させるため、これを初期結晶として表面溶解と再成長を連続して施すことを試みた。ナノ結晶のエッチングで汎用される臭化カリウムの存在下で、基質である塩化金酸を加えたところ、初期結晶の溶解が進行するとともに結晶の凝集が強く起こり、再成長を制御することが困難であった。そこで臭化物イオンを対イオンにもつ４級アンモニウム塩型界面活性剤の存在下で同様の操作を試みたところ、同程度のマイクロサイズを維持しながらロッド構造結晶へと形を変化させることができた。原子間力顕微鏡による金結晶の形態変化観察を行ったところ、はじめの１時間ほどは表面の溶解が穏やかに進行し、ついでロッド長軸方向への再成長が起こることが見受けられた。表面溶解過程では、基質である塩化金酸の価数変化が認められ、これが金溶解の酸化還元反応に寄与していることが示唆された。ロッド構造の主要な構成面は(211)面であることが確認され、ナノスケールで報告されてきたロッド状結晶よりも高活性面を導くことに成功した。
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