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2020 年度 実績報告書

酸化物・金属ヘテロ接合系の触媒機能発現機構解明に関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J20387
研究機関大阪大学

研究代表者

林 亮秀  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
キーワード酸化物/貴金属ヘテロ接合触媒 / Au@NiOコアシェル触媒 / 密度汎関数理論
研究実績の概要

前年度は1-methoxy-2-methylprop-2-en-1-olateの酸化の障壁を1-methoxy-2-methylprop-2-en-1-olの酸化の障壁の構造を流用して求める事が困難であることが判明したため、今年度はNudged elastic band法とDimer法及び振動数計算を利用して追加の反応経路探索を実施した。この計算は本触媒上での反応を議論する上で重要であるかどうか自明でなかったため遷移状態計算を実行したが、計算の結果、この反応は本触媒上での反応を議論する上で重要ではないことが明らかになった。
また、本年度はPtとNiOが接合した場合に関して研究を行った。PtとNiOがAu/NiO間と同じ形で(001)面で接合した場合の電子状態の変化はAuがNiOと接合した場合とよく似た挙動を示すことが明らかになった。Pt/NiO接合スラブモデル上に分子酸素が吸着した構造を計算し、酸素が吸着したNiOとPtが接合した時の電荷密度の変化を確認した所、AuがNiOと接合した場合と同じくPtそのものというよりはPtとNiOの間の軌道からの電荷の移動が見られた。Ptそのものが酸化されると金属部分が喪失して電子供与能が失われるため、この性質は望ましいものである。しかし、NiOとPtの格子定数は大きく異なるため、(001)面同士の接合がうまく形成されるかは自明でない。そこで他の面を用いて接合しやすい形を探すことを検討したが、NiO/Pt間の安定接合界面は、理論的には発見できなかった。この原因は、主に格子間隔の差異によるものであり、NiOとAuが絶妙のバランスで成立した系であることが再認識された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Gibbs energy of hydrogen adsorption on Pt surface by machine learning potential and metadynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Akihide、Ato Yoshinori、Yamamoto Akira、Yoshida Hisao、Yamanaka Shusuke、Kawakami Takashi、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1246/cl.210137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Investigation of the Heterojunction Effect on the Catalytic Activity and Selectivity of an Au@NiO Core-Shell Catalyst in Aerobic Oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Akihide、Ato Yoshinori、Tada Kohei、Koga Hiroaki、Kawakami Takashi、Yamanaka Shusuke、Okumura Mitsutaka
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 ページ: 17039~17047

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c04443

    • 査読あり
  • [学会発表] PyTorchを用いた分子動力学プログラムの開発及び,本パッケージを用いたANI-1によるPtに関する機械学習力 場作成用のデータセット生成2020

    • 著者名/発表者名
      林亮秀・奥村光孝
    • 学会等名
      第126回触媒討論会

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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