| 研究課題/領域番号 |
20612012
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
陳 進華 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30370430)
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| 研究分担者 |
浅野 雅春 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (50370341)
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| キーワード | 放射線グラフト / 触媒 / 燃料電池 / 放射線還元 / 白金微粒子 / 炭素材料 |
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| 研究概要 |
本年度は、グラフト表面改質法と放射線還元法の融合による三相親和性界面の作製技術の確立を行った。そのため、まず、放射線グラフト重合による炭素担体表面改質を試みた。具体的には、つぎの3つの方法で行った。方法1は、高分子を溶液中炭素担体に物理吸着させる後、放射線照射による高分子グラフト型炭素担体を調製した。方法2は、モノマーと炭素を溶液中に共存させて放射線照射することでグラフト炭素材料を得た。さらに、方法3は、予め炭素を放射線照射することで炭素表面にラジカルを生成させ、次にモノマー溶液中でグラフト重合を行ってグラフト炭素材料を得た。上記の3つの方法の組み合わせで、電解質であるポリスチレンスルホン酸、導電性高分子であるポリアニリン、及び、疎水性高分子であるポリフッ化エチレンを単独又は同時に導入することにより10%のグラフト率を得た。グラフトした炭素材料の表面特性として、接触角を測定した。その結果、グラフトにより表面が親水性になり、接触角が90°以下であることがわかった。また、イオン伝導性と電子伝導性は、インピーダンススペクトル法を用いて測定した。その結果、炭素材料の電子伝導性が減少したが、イオン導電性は大幅に増加し、燃料電池の触媒層担体として有効であることがわかった。次に、放射線還元反応による白金微粒子の担持位置及びサイズ制御を行った。電解質高分子鎖がグラフトされた炭素担体表面には、スルホン酸などの酸性基があり、それをイオン交換反応により塩化白金錯体に置換した。その後、ガンマ線照射することで、生成した水和電子による還元反応により、グラフト炭素担体表面へ白金ナノ微粒子をその場生成させた。白金微粒子が炭素材料表面に形成したことが電子顕微鏡(SEM)によりで確認できた。
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