強誘電性電荷揺らぎを利用する新形態触媒の実現

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24654089
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 狩野 旬 岡山大学, 自然科学研究科, 講師 (50375408)
• 研究分担者: 橋本 英樹 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60579556)
• キーワード: 強誘電体 / 触媒

研究概要

触媒開発は，半ば経験的な知見をもとにコンビナトリアルな探索法に頼らざるを得ず，ゴール予測が難しくセレンディビティを期待するしかなかった。申請者は本研究にて，強誘電体が持つワイドギャップ半導体特性とコヒーレントな分極揺らぎ現象に着目した，誘電体を母体とした革新的な触媒デザインスキームの構築を提案した。
①合成手法開拓と②原理解明という2ブロックの研究実施項目を計画したが、①については貴金属、非貴金属ともに粒径制御されたナノ粒子を強誘電体表面に担持させる技術を確立することができた。関連する知財2件のうち、1件が登録査定され、もう1件がJST特許出願支援を受けることによりPCT出願されている。②については、メスバウアー分光によりFe/BaTiO3の常誘電相領域でのFe酸化物の価数異常を観測することができ、2本の論文が受理された。またPd/BaTiO3を用いた誘電体触媒の原理モデル化を試みた論文については現在Nature Communicationsにて査読中である。
本研究の実施により，誘電性を利用した触媒設計が可能であることが実証できた。現在は具体的な社会貢献を視野に入れ，得られた成果を基盤とした新形態排ガス浄化触媒の開発を実施している。

研究成果

• [雑誌論文] Valence instability of iron oxide ultrafine particles on ferroelectrics studied by Mössbauer spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Kano, T. Okamoto, S. Nakamura, A. Fuwa, T. Otoyama, Y. Nakazaki, H. Hashimoto, J. Takada, N. Oshime, M. Ito, and N. Ikeda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoelectric Effect Driven by Magnetic Domain Modification in LuFe2O4 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kambe, Y. Fukada, J. Kano, T. Nagata, H. Okazaki, T. Yokoya, S. Wakimoto, K. Kakurai, and N. Ikeda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 ページ: 117602(5pp)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.117602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear electric conductivity of charge ordered system RFe2O4 (R = Lu, Yb) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nagata, Y. Fukada, M. Kawai, J. Kano, T. Kambe, E. Dudzik, R. Feyrherm, P.E. Janolin, J.M. Kiat, and N. Ikeda
  • 雑誌名: Ferroelectrics 巻: 442 ページ: 45-49
  • DOI: 10.1080/00150193.2013.773874.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier mobility of iron oxide nanoparticles supported on ferroelectrics studied by Mössbauer spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Okamoto, J. Kano, S. Nakamura, A. Fuwa, T. Otoyama, Y. Nakazaki, H. Hashimoto, J. Takada, M. Ito, and N. Ikeda
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: 219 ページ: 147-152
  • DOI: 10.1007/s10751-012-0687-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure and magnetic property of ilmenite-type FeGeO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Nakatsuka, T. Yoshino, J. Kano, H. Hashimoto, M. Nakanishi, J. Takada, and T. Fujii
  • 雑誌名: J. Solid State Chem. 巻: 198 ページ: 520-524
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2012.11.020
  • 査読あり
• [学会発表] 金属－強誘電体相界面下での触媒作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 狩野旬
  • 学会等名: 真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20141118-20141120
  • 招待講演
• [学会発表] 金属―強誘電体界面で実現する新形態触媒デザイン (2014)
  • 著者名/発表者名: 狩野旬
  • 学会等名: 三井金属鉱業株式会社機能材料研究所講演会
  • 発表場所: 三井金属鉱業株式会社機能材料研究所
  • 年月日: 20140527-20140527
  • 招待講演
• [学会発表] 金属－強誘電体界面で発現する触媒作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 狩野旬、池田直
  • 学会等名: 2014年 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 20140320-20140320
  • 招待講演
• [学会発表] Valence instability of metals at the interface of metal nanooparticles and ferrodelectric substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Kano and N. Ikeda
  • 学会等名: Joint International Workshop of WFF&WFSM
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20140221-20140221
  • 招待講演
• [学会発表] Valence Instability of Iron Oxide Ultrafine Particles Supported on Ferroelectrics Studied by Mössbauer Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Kano, T. Okamoto, S. Nakamura, A. Fuwa, T. Otoyama, Y. Nakazaki, H. Hashimoto, J. Takada, N. Oshime, M. Ito, and N. Ikeda
  • 学会等名: the 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 20130919-20130919
• [学会発表] Physics and application of rare-earth iron oxide RFe2O4 (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Ikeda, T. Kambe, T. Nagata, J. Kano, and M. Fukunaga
  • 学会等名: the 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 20130918-20130919
  • 招待講演
• [学会発表] 誘電体触媒の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 狩野旬
  • 学会等名: 第1回室蘭マテリア講演会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2013-11-25
  • 招待講演
• [産業財産権] 強誘電体担体触媒及びその製造方法 (2014)
  • 発明者名: 狩野旬、池田直、太田美穂、三津井知宏、中島昭、小松通郎
  • 権利者名: 狩野旬、池田直、太田美穂、三津井知宏、中島昭、小松通郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2014/54771
  • 出願年月日: 2014-02-26
  • 外国