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2014 年度 実績報告書

イオン液体-金属スパッタリング法による新規コア・シェル構造触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26620191
研究機関名古屋大学

研究代表者

鳥本 司  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60271029)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2015-03-31
キーワードコア-シェル構造体 / 金属ナノ粒子 / 合金粒子 / イオン液体 / スパッタ蒸着 / 電極触媒 / エタノール酸化 / AuPd
研究実績の概要

金属ナノ粒子は、粒子サイズや形状に依存して物理化学特性が大きく変化し、さらに極めて大きな比表面積を持つ。これらのことから、高活性触媒として利用する研究が活発に行われているが、ナノ粒子どうしが非常に凝集しやすく、その活性がすぐに低下するために実用化が困難となっている。一方、私たちは、蒸気圧が極めて低いイオン液体が高真空下でも液体状態を保つことに着目し、減圧下でイオン液体に対して金属スパッタリングを行うことによる貴金属ナノ粒子合成法を開発した(イオン液体-金属スパッタリング法)。本研究では、この手法を改良して貴金属コア・酸化物半導体シェル粒子を作製する方法を新たに開発し、得られた複合粒子の電極触媒活性を評価した。
Au-Pd交互配列ターゲットを用いて、イオン液体(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート)にAuとPdを同時にスパッタ蒸着し、液体中にAuPd合金ナノ粒子(粒径:約2 nm)を作製した。このAuPd粒子分散イオン液体に、Inをスパッタ蒸着することにより、複合ナノ粒子を作製した。
TEM観察から、複合粒子はAuPd粒子コア表面を約1 nmのIn2O3シェルが均一に被覆したコア-シェル構造ナノ粒子(AuPd@In2O3)であることがわかった。この粒子をHOPG基板に担持し、塩基性水溶液中でのエタノール酸化反応に対する電極触媒活性を評価したところ、酸化電流ピークが約0.8 V vs. RHEに現れた。その電流値は未修飾表面をもつAuPdナノ粒子とほぼ同じ値であったことから、触媒となるAuPdコアがIn2O3で均一に覆われていても、AuPd@In2O3は高い電極触媒活性を示すことがわかった。このことは、In2O3シェルにエタノール分子が透過できるサイズの細孔が存在することを示す。

  • 研究成果

    (9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 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Ultrathin Oxide Shell Coating of Metal Nanoparticles Using Ionic Liquid/Metal Sputtering2015

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Yasuhiro Ohta, Kazuki Enokida, Daisuke Sugioka,Tatsuya Kameyama, Takahisa Yamamoto, Tamaki Shibayama, Kazuki Yoshii, Tetsuya Tsuda, and Susumu Kuwabata
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 3 ページ: 6177-6186

    • DOI

      10.1039/C4TA06643J

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Alloy AuCu Nanoparticles with the L10 Structure in an Ionic Liquid Using Sputter Deposition2015

    • 著者名/発表者名
      Shushi Suzuki, Yousuke Tomita, Susumu Kuwabata, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 44 ページ: 4186-4194

    • DOI

      10.1039/C4DT03557G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wavelength- and Efficiency-Tunable Plasmon-Induced Charge Separation by the Use of Au-Ag Alloy Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Nishi, Tsukasa Torimoto and Tetsu Tatsuma
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 ページ: 4042-4046

    • DOI

      10.1039/C4CP04673K

    • 査読あり
  • [学会発表] Facile Synthesis of Noble Metal Core - Indium Oxide Shell Particles via Sequential Sputter Deposition onto Ionic Liquid2014

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Kazuki Enokida, Takahisa Yamamoto, Tatsuya Kameyama, and Susumu Kuwabata
    • 学会等名
      International Symposium on Integrated Molecular/Materials Science and Engineering 2014 (IMSE2014)
    • 発表場所
      Nanjing University China
    • 年月日
      2014-11-01 – 2014-11-03
    • 招待講演
  • [学会発表] イオン液体/金属スパッタリング法によるAuPd@In2O3コアシェル粒子の作成とその電極触媒特性2014

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司,榎田和起,亀山達矢,山本剛久,桑畑 進
    • 学会等名
      第27回DV-Xα研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-08
  • [学会発表] イオン液体-金属スパッタリング法による金属ナノ構造体の作製と電極触媒への応用2014

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      PF研究会「次世代放射光源で期待される XAFSを活用したサイエンス」
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2014-07-11 – 2014-07-12
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ構造に依存して変化する AuPd@In2O3コアシェル粒子の電極触媒特性2014

    • 著者名/発表者名
      鳥本司,榎田和起,亀山達矢,山本剛久,桑畑 進
    • 学会等名
      ナノ学会第12回大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
  • [学会発表] Size- and Composition-Dependent Photoelectrochemical Properties of Cu-Zn-Sn-S Multinary Semiconductor Nanoparticles2014

    • 著者名/発表者名
      T. Torimoto, H. Nishi, T. Nagano, T. Kameyama, and S. Kuwabata
    • 学会等名
      225th ECS Meeting
    • 発表場所
      Orlando ,USA
    • 年月日
      2014-05-11 – 2014-05-16
    • 招待講演
  • [図書] ナノコロイド2014

    • 著者名/発表者名
      寺西利治,鳥本 司,山田真実
    • 総ページ数
      262
    • 出版者
      近代科学社

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公開日: 2016-06-01  

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