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2011 年度 実績報告書

極微細ナノ多孔質構造によるパラジウムおよびニッケル触媒の高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 21605013
研究機関京都大学

研究代表者

袴田 昌高  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (30462849)

研究分担者 多井 豊  独立行政法人産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル研究部門, 研究グループ長 (20357338)
キーワードナノ材料 / 触媒・化学プロセス / 希少資源
研究概要

Pd-Co合金の脱合金化により作製したナノポーラスPdのCO酸化反応特性を調べたところ、Pd粗粉末(粒径約1ミクロン)に比べ室温に近い低温領域でもCO酸化反応に対して触媒作用を発現した。一方、比較のためにナノポーラスPt(孔径約3nm)およびPt粗粉末(粒径約1ミクロン)のCO酸化特性も測定した結果、ナノポーラスPtでは表面積が大きいにもかかわらず、CO酸化に対する触媒特性はPt粗粉末より劣った。これらの現象を説明するために第一原理計算に基づくCOおよび原子0の表面吸着エネルギーの解析を行った。PdまたはPtの(111)面へのCOや原子0の吸着エネルギーは、表面の格子定数の変化に対しては同様に変化した。一方、残留元素原子(ナノポーラスPdではCo、ナノポーラスPtではCu)を(111)面に配置すると、ナノポーラスPdではCOや原子0の吸着エネルギーが低下した。X線光電子分光法によるナノポーラスPdの表面分析結果によれば相当量のCoが表面に残留していることがわかっている。これらの結果から、出発合金由来の残留元素が表面偏析し、ナノポーラス金属の触媒特性に大きく影響していることが明らかになった。
また、代表的な色素であるメチルオレンジの水溶液の脱色反応に対するナノポーラスNiの触媒特性を調査した。暗室下・室温でメチルオレンジ溶液にナノポーラスNi薄板を浸漬すると、メチルオレンジ溶液の濃度は指数関数的に減少した。一方、ナノポーラス構造を有しない平板Niを浸漬してもメチルオレンジ溶液の濃度は全く減少しなかった。以上のように、Niにナノポーラス構造を付与することでメチルオレンジの分解を促進できることがわかった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Fabrication, microstructure and properties of nanoporous Pd, Ni and their alloys by dealloying

    • 著者名/発表者名
      Masataka HAKAMADA, Mamoru MABUCHI
    • 雑誌名

      ritical Reviews in Solid State and Materials Scienc

      巻: (掲載確定)

    • DOI

      10.1080/10408436.2012.674985

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノポーラス金属によるメチルオレンジ水溶液の脱色2012

    • 著者名/発表者名
      袴田昌高・平嶋芙美・馬渕守
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-03-29
  • [学会発表] 矩形高周波電解によるパラジウム表面へのナノポーラス構造形成2011

    • 著者名/発表者名
      袴田昌高・馬渕守
    • 学会等名
      日本金属学会2011年秋期(第149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(宜野湾)
    • 年月日
      2011-11-07
  • [学会発表] Less noble nanoporous metals fabricated by dealloying2011

    • 著者名/発表者名
      M.Hakamada, M.Takahashi, T.Yamaraoto, J.Motomura, M.Mabuchi
    • 学会等名
      7th International Conference on Porous Metals and Metallic Foams
    • 発表場所
      プサン(韓国)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-20
  • [図書] マクロおよびナノポーラス金属の開発最前線(第4章2節 脱合金化によるナノポーラス金属の創製)2011

    • 著者名/発表者名
      袴田昌高・馬渕守
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2013-06-26  

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