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2014 年度 実績報告書

金属化合物の自己ナノ組織化による触媒機能の創出

研究課題

研究課題/領域番号 23246117
研究機関東北大学

研究代表者

蔡 安邦  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90225681)

研究分担者 西村 睦  独立行政法人物質・材料研究機構, 環境・エネルギー材料部門 水素利用材料ユニット 合金触媒材料グループ, ユニット長 (20344434)
亀岡 聡  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (60312823)
藤田 伸尚  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (70431468)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワード金属間化合物 / リーチング / 酸化物 / 還元 / ナノ組織
研究実績の概要

本年度において, アモルファス相とAl金属間化合物を前駆体で調製した触媒のCO酸化反応(CO + 1/2O2 →CO2)の活性と微細組織の関係を調べた. (1)アモルファス状態では触媒活性を示さず, 反応過程中アモルファス相の酸化よって結晶化が起こり, 酸化物と合金相が生成されて初めて触媒活性が発現した. 酸化雰囲気では, アモルファス相中のCuが表面に拡散し, Cu2Oが形成されると同時にAgやCeが内部へ濃縮され, 結晶化をもたらした. 最表面にCeO2でなはく, Cu2Oが形成されたのは, Ag-Ce間の強い結合で Ceの表面への移動を妨げると推察される. 液体急冷したCu48Ce4とAg48Ce4合金の酸化後においてもアモルファス相と同程度の触媒活性を示すことから, 触媒活性の起源は分散したCeO2にあることが分かった. (2) Al-(Pt,Au)-Fe3元合金系において, Al13Fe4にごく一部のFe(1 at.%)をPtとAuで置換した合金をリーチ処理することで, 高い触媒活性を実現した. Al13Fe4は準結晶の近似結晶として知られ、Al-Fe準結晶においても同じようにごく一部のFeをPtとAuで置換することで, 高い触媒活性を示した.本手法では, 用いられる貴金属量が少ないだけでなく, 含浸法や共沈法のように加熱で塩を蒸発させる必要がないので, 触媒の調製過程において貴金属の凝集が起きない. (3) Al-Au-FeとAl-Pt-Fe合金におけるAl2Au, Al2PtとAl5Fe2の方位関係について, 電子回折パターンとEBSDの結果から, Al2Auの(110)方向とAl5Fe2の(001)方向が平行していることが分かった. 今年度の研究計画に対する達成度は約100%であると評価している. 本研究では, 触媒調製においてアモルファス相と準結晶の有効な利用法を見出して, 新しい触媒調製法を開発したので, 今年度の研究計画に対する達成度は約100%であると評価した

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Impedance spectroscopic study using nano porous electrode on room temperature ionic liquid-propanol mixtures2015

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, M. Aono, S. Kameoka, A.P. Tsai, Y. Yoshimura, S. Ozawa
    • 雑誌名

      Journal of the Japanj Institute of Energy

      巻: 93 ページ: 1015-1020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Catalysts prepared from copper-nickel ferrites for the steam reforming of methanol2015

    • 著者名/発表者名
      Y.H. Huang, S.F. Wang, A.P. Tsai, S. Kameoka
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 56(4) ページ: 490-494

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improving steam-reforming performance by nanopowdering CuCrO22014

    • 著者名/発表者名
      T.W. Chiu, R.T. Hong, B.S. Yu, Y.H. Huang, S. Kameoka, A.P. Tsai,
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 39(26) ページ: 14222-14226

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Al-Au-Co系合金の微細組織観察と触媒特性2014

    • 著者名/発表者名
      櫻井孝之,大嶋一生,大橋諭,亀岡聡,蔡安邦
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] Pd-TMナノ結晶合金の触媒特性ならびに水素吸蔵挙動2014

    • 著者名/発表者名
      金原圭介,亀岡聡,西村睦,蔡安邦
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 希土類含有非平衡物質の組織制御と触媒特性2014

    • 著者名/発表者名
      宮本勘史,亀岡聡,蔡安邦
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26

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公開日: 2016-06-01  

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