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2017 年度 実績報告書

異種元素フレーム終端金属ナノ微粒子創製

研究課題

研究課題/領域番号 16K14397
研究機関東北大学

研究代表者

和田山 智正  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (20184004)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード合金ナノ粒子 / 電極触媒 / 構造安定化 / ナノフレーム終端
研究実績の概要

単味金属ナノ粒子は、表面の原子配列(面方位)ごとに反応活性が異なるとともに、エッジサイトを起点として互いに衝突・凝集する結果、表面積が低下し失活することが一般的である。そのため工業材料としての金属やその合金触媒の成否は、ナノ粒子表面における原子配列に依存した化学反応性(活性)とその活性なミクロ構造を如何に安定化することができるかにある。金属ナノ粒子の構造制御は、その表面ミクロ構造制御を含めきわめて困難な技術課題である。これまで、Ptナノ粒子のエッジサイトをAu原子で終端し、化学反応性制御とナノ構造安定性の向上をねらった実験的アプローチは、国内・国外を通じてほとんど例がなく、学問的にも技術的にも挑戦すべき研究課題である。そこで本研究に於いては、Ptナノ粒子エッジサイトのような配位不飽和部を化学的に安定なAu原子により選択的に終端したナノフレーム構造を構築し、ナノ粒子(構造)の安定化を目指した。具体的には、Ptナノ粒子をアークプラズマ堆積(APD)により高配向性グラファイト(HOPG)基板上に堆積後、Auを追加APDする際の基板温度や堆積速度・堆積量などをファクターとして様々なナノフレーム終端触媒粒子を作製し、得られた試料のサイクリックボルタメトリー(CV)測定を行い、追加堆積したAu粒子の存在するナノ粒子表面サイトを検討した。さらにAu原子のPt/Pt-Coコアシェルナノ粒子表面における存在状態について、HAADF-STEMやXAFS解析により詳細に解析した。その結果、本研究で採用した合成方法により明瞭なPt/Pt-Coコアシェルナノ粒子が形成されること、さらにAuはナノ粒子上のエッジやコーナーなどの配位不飽和サイトに優先的に析出する傾向にあるものの、一部テラス表面にも存在していること、またPt-PtあるいはPt-Co結合長について明確にできた。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] Pt-Co合金ナノ粒子の酸素還元反応耐久性に対する表面Au修飾の影響2018

    • 著者名/発表者名
      長尾 哲郎, 高橋 俊太郎,Felix Feiten,脇坂 祐輝,轟 直人,妙智 力也,関澤 央輝,坂田 智裕,東 晃太朗,宇留賀 朋哉,岩澤 康裕,朝倉 清高,和田山 智正
    • 学会等名
      第85回電気化学会
  • [学会発表] アークプラズマ蒸着法により合成したPt基合金ナノ粒子の燃料電池電極触媒特性2017

    • 著者名/発表者名
      轟 直人, 高橋 俊太郎, 川口 浩太朗, 和田山 智正
    • 学会等名
      日本金属学会 2017年秋期講演大会

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公開日: 2018-12-17  

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