| 研究概要 |
燃料電池化学過程のような不均一系触媒反応は、表面極近傍（第1,2原子層程度）の幾何学的原子構造とその電子的特性により支配される。したがって、バルク合金構造（組成）、最表面構造（組成）および触媒特性の相互関係を明確化することが新規合金触媒開発に向けたロードマップを材料科学・加工学的提示するための前提となる。本研究は非Pt系新規電極触媒材料開発フェーズにおける原子・分子論的指針を材料学的に明らかにし、その開発設計指針の提示を目指す。本年度はPt/Au(110)表面合金系に加え非Pt系としてNi/Pd(111)表面合金系の酸素還元反応(ORR)を検討した。
超高真空(UHV)中で作製したPt/Au(110)やNi/Pd(111)の表面構造を高速反射電子線回折法(RHEED)で評価した後、UHV中からN2雰囲気としたグローブボックス内に試料を搬送し、Ar脱気0.1M HClO4溶液中でサイクリックボルタモグラム(CV)をさらに酸素飽和溶液中で対流ボルタモグラム(LSV)測定を行い、最表面構造の酸性溶液中における電気化学的安定性やORR活性を評価した。
Au(110)基板上に単原子層厚に相当するPをMBE堆積した場合、基板を完全に被覆することが出来ずPt(110)に比較して活性が低下した。一方、Ni/Pd(111)系では堆積基板温度の上昇とともに基板Pd原子が表面偏析しPdスキンが形成されるが、その最表面のORR活性はPd(111)より高いことを明らかにした。ただし、Pt系に比較してPd系はORR活性および電気化学的安定性が低く今後の課題といえる。
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