| 研究課題/領域番号 |
18H03927
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
鳥本 司 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60271029)
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| 研究分担者 |
亀山 達矢 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40646759)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 合金ナノ粒子 / イオン液体 / 金属スパッタリング / 燃料電池 |
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| 研究実績の概要 |
Ptおよびその合金からなるナノ粒子を作製して、Ptの触媒活性を向上させる研究が盛んに行われている。本年度は、イオン液体／金属スパッタリング法を用い、PtとRuを同時スパッタ蒸着することによりPtRu合金ナノ粒子を作製し、そのメタノール酸化に対する電極触媒活性と合金組成の関係を評価した。
イオン液体に対して、 Ar雰囲気中でPt-Ru交互配列ターゲットをスパッタ蒸着することでPt-Ruナノ粒子を作製した。PtおよびRuナノ粒子は対応する純金属プレートをスパッタ蒸着することで作製し、カーボンブラック上に担持することでPtRuナノ粒子担持CB触媒（PtRu/CB）を得た。これら触媒粒子をグラッシーカーボン電極に担持して作用極とし、0.5 M メタノールを含む0.5 M HClO4水溶液中でサイクリックボルタモグラムを測定することでメタノール酸化活性を評価した。
得られたPtRu/CB触媒のTEM像から、直径1.4 nmの球状PtRu粒子がCB表面に密に担持されていることがわかった。Pt含有率は、スパッタ金属ターゲットのPt-Ru面積比を変えることで、0.11～0.82の間で制御することができた。PtRu/CBのXRD測定から、PtRu合金ナノ粒子が生成したことが確認された。PtRu/CBを電極上に担持し、メタノール酸化反応のサイクリックボルタモグラムを測定した。0.6 V vs. RHEにおけるメタノール酸化電流値（Pt重量あたり）とPtRu粒子組成の関係をもとめたところ、Pt含有率に対して火山型の関係が得られた。Pt含有率0.52において最大の電極触媒活性が得られ、その値は純Pt粒子（fPt= 1.0）のものより約7倍大きなものであった。このことから、Pt-Ru同時スパッタすることで均一なPtRu合金ナノ粒子が形成され、より高い触媒活性を示すことがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
PtおよびRuのイオン液体への同時スパッタ蒸着によって、PtRu合金ナノ粒子を作製し、その組成を制御することに成功した。得られたPtRuナノ粒子が、これまでメタノール酸化の電極触媒として活性であり、Pt含有率0.52において最大となることを見出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
新規燃料電池を開発するために重要な様々な反応に対して、イオン液体／金属スパッタリング法によって作製した複合金属ナノ粒子が高活性な電極触媒として作用することを見いだした。今後はさらにこれを発展させ、多元金属ナノ粒子を新規に合成して、さらに高性能な電極触媒反応の開拓を目指す。
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