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Auの化学的な安定性を最大限に活かすためにPtML/AuML/Mcore/Cマルチシェル・コアカソード触媒の合成法を確立する。PEFCは酸性の電解質を用いるため基本的には耐酸性の強い貴金属が触媒材料として用いられている。酸性雰囲気でも安定なAuでコアとなる金属ナノ粒子を被覆し、その上にPtを修飾することでコア金属に安価な遷移金属を用いることができる。一方、従来の化学的なコアシェルナノ粒子合成法の多くは、金属のイオン化傾向の影響を受けるため、Ptを最表面に析出するにはPtよりも唯一安定なAuをコアとして用いる方法が一般的である。したがって、本研究のようにPtML/AuML/Mcoreのようなマルチモノレイヤーシェル構造を有するコアシェル触媒を合成するには、従来の方法での触媒合成法は用いることができないため、新規に触媒合成法を確立する必要がある。本研究では、吸着選択性のある分子を用いてPtML/AuML/Mcoreマルチモノレイヤーシェル触媒を合成する。燃料電池触媒の合成法として、吸着分子を用いた例については報告例が少なく、学術的にも新しい試みであるといえる。
本研究室での触媒劣化に関する研究結果より、最表面に存在する原子の安定性は、ナノ粒子の粒子径、下地となる金属との格子定数の差によって生じる引張、あるいは圧縮応力、あるいは表面への分子吸着などによる表面エネルギー変化に依存することがわかっている。本申請課題では、これらの触媒劣化研究より得られた触媒表面の性質に関する知見を触媒合成法に活かし、吸着分子やコアとなるナノ粒子の元素および粒子径が、合成するPtML/AuML/Mcoreマルチシェル・コア触媒の表面構造に及ぼす影響について明らかにする。
調製した触媒については、酸素還元反応活性と耐久性について評価し、PEFC用マルチシェル・コア触媒の高耐久化への指針を得る。
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