• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2023 年度 実績報告書

超高感度全反射蛍光XAFSの開発と燃料電池白金触媒の合金効果機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H00367
研究機関北海道大学

研究代表者

朝倉 清高  北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (60175164)

研究分担者 和田 敬広  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (10632317)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードX線吸収分光 / 燃料電池 / 構造解明 / operando / サラーサーチ / PtAuナノ粒子
研究実績の概要

燃料電池白金(Pt)触媒に異種金属(M)を加えてを合金化すると高活性化する。本研究では、この合金化に伴う高活性化の要因が、Ptへ電荷移動が起きるためなのか,Pt-Pt結合が変化するためなのかを明きからにすることを目的として、金(Au)単結晶基板上にPdを1層から複数層展開し、さらにその上にPt1原子層を載せた系を構築して、中間層の層数によりPt-Ptの結合距離を変化させ、酸素還元反応(ORR)活性との関連を調べる。また、Pt-Ptの結合距離を得るために必要な新しい手法である偏光全反射蛍光(PTRF)-XAFS法の高感度化を試みる。今年度は1,2,3,4原子層(ML)のPdを作製し、それぞれの原子層数および平坦性をXPS(X線光電子分光)とAFM(原子力顕微鏡)により調べた。その結果、Layer-byーLayerに平坦にPd中間層が積み重なっていることを確認した。また、1MLではPd-Pd結合距離が伸びているが、3ML以上で本来のPd-Pd結合距離が回復することを確認した。
回転ディスク電極の立ち上げを行い、ORR活性を調べた。Pt多結晶に対してLevich式に従うことを確認した。
Pd 0ML,1ML,4MLに対して、PtをSLRR(Surface Limited Redox Replacement)法によりのせることを試みた。0MLでは、Cuを犠牲試材としたSLRR法によりPt-Ptが伸びていることが確認できた。Pd1ML、4MLではCuを犠牲試材としたSLRR法ではPtを載せることができなかったが、探索した結果、Pbを犠牲試材としたSLRRでPtを原子層状に載せることができた。Pt/Pd1/Au(111)およびPt/Pd4/Au(111)のサンプルを調製した。電気化学的条件下でのPtのPTRF-XAFS測定を試みた。通常よりは信号強度が小さいが測定には成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

研究室閉鎖に伴い、朝倉Lab HPは閉鎖された。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] In situ Study on Structure of a Diluted Pt/HOPG Model Catalyst System Prepared by the Two-phase Liquid Reduction Method Using a Novel BCLA/HERFD+BI-XAFS Method2024

    • 著者名/発表者名
      Dong Kaiyue、Hu Bing、Rashid Md Harun Al、Lu Bang、Miyabayashi Keiko、Higashi Kotaro、Uruga Tomoya、Iwasawa Yasuhiro、Kido Daiki、Takakusagi Satoru、Asakura Kiyotaka
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 22 ページ: 129-137

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2024-004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic Collection and Visualization of the Models Given by Thorough Search Analysis and Its Application to the MoO3 EXAFS Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Kido Daiki、Wada Takahiro、Asakura Kiyotaka
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 21 ページ: 231~235

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2023-026

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Can amine ligands atomically disperse Cu atoms on TiO2(110)? Cu deposition on TiO2(110) premodified with o-anthranilic acid2023

    • 著者名/発表者名
      Kim Cho Rong、Maeda Honoka、Lu Bang、Nakamura Yuto、Lin Yunli、Wakisaka Yuki、Kido Daiki、Asakura Kiyotaka、Takakusagi Satoru
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 53 ページ: upad045

    • DOI

      10.1093/chemle/upad045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 解析者の経験によらないEXAFS解析への挑戦? Constrained Thorough Search法の開発 ?2023

    • 著者名/発表者名
      KIDO Daiki、KIMURA Masao、ASAKURA Kiyotaka
    • 雑誌名

      Vacuum and Surface Science

      巻: 66 ページ: 399-404

    • DOI

      10.1380/vss.66.399

    • 査読あり
  • [学会発表] In-situ PTRF-XAFS application for Pt model catalyst structure investigation toward ORR2024

    • 著者名/発表者名
      Kaiyue DONG, Daiki KIDO, Chenghao YANG, Bing HU, Soichi TOMIDOKORO, Satoru TAKAKUSAGI, and Kiyotaka ASAKURA (Takahiro WADA
    • 学会等名
      日本表面真空学会 東北・北海道支部 令和5年度学術講演会
  • [学会発表] メタデータ国際標準化の動き2024

    • 著者名/発表者名
      朝倉清高
    • 学会等名
      日本放射光学会
    • 招待講演
  • [学会発表] XAFS analysis on bimetallic particle catalysts - old but still challenging targets2023

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Asakura
    • 学会等名
      TU/e-ICAT Joint International Symposium on Catalysis: Advanced Technologies for Sustainable Society
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PTRF-XAFS による Au(111)上の Pd 薄膜の安定性に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      富所聡一 , Kaiyue DONG, Chenghao YANG, 和田敬広, 宇尾基弘 , 城戸大貴 , 木村正雄 , 高草木達 , 朝倉清高
    • 学会等名
      日本XAFS討論会
  • [学会発表] Bent Crystal Laue Analyzer Combined with Polarization-dependence Total Reflection Fluorescence X-ray Absorption Fine Structure (BCLA-PTRF-XAFS) and its Application to Electrode Surface2023

    • 著者名/発表者名
      朝倉清高
    • 学会等名
      ACS Fall meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ PTRF-XAFS application for Pt model catalyst structure investigation toward ORR2023

    • 著者名/発表者名
      Dong,K.;Kido,D.;Yang,C.;Hu,B.;Tomidokoro,S.;Wada,T.;Takakusagi, S.;Asakura, K.
    • 学会等名
      Q2XAFS2023
    • 国際学会
  • [学会発表] The Structure and Catalysis of Single Crystal Metal Oxides and Other Compounds: How Can We Understand Its Complexity?2023

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Asakura
    • 学会等名
      The 19th Korea-Japan Symposium on Catalysis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In situ X-ray Absorption Fine Structure Studies on the Metal Particles on Flat Model Surfaces under the Electrochemical Conditions2023

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Asakura
    • 学会等名
      International Conference on Sustainable Energy Materials, 2023 Sapporo
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 朝倉Lab HP

    • URL

      https://www.cat.hokudai.ac.jp/asakura/index.html

  • [備考] 科学研究費ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/eis.hokudai.ac.jp/kakena2020/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0?pli=1&authuser=1

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi