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2022 年度 実績報告書

超多元ナノポーラス合金の展開

公募研究

研究領域ハイエントロピー合金:元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理
研究課題/領域番号 21H00153
研究機関高知工科大学

研究代表者

藤田 武志  高知工科大学, 理工学群, 教授 (90363382)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードエントロピー触媒 / 電子顕微鏡 / ナノポーラス金属
研究実績の概要

本年度は、10種類以上の元素で構成された多元ナノポーラス合金の熱的安定性と相分離挙動について調査することを目的とした。
試料には、既報の14元(AlAgAuCoCuFeIrMoNiPdPtRhRuTi)と新たに23元(AlAgAuCoCrCuFeHfIrMnMoNbNiPdPtReRhRuTaTiVWZr)、貴金属を含まない15元(AlCoCrCuFeHfMnMoNbNiTaTiVWZr)の急冷リボン材を作製した。リボン材は、室温0.5M NaOH aq.でAlを脱合金化させた。ナノポーラス化した試料には、X 線回折(XRD)と透過型電子顕微鏡(TEM)による微細構造観察、N2吸着による比表面積測定を行った。また、触媒分析装置を用いて希ガス雰囲気中(He)で熱処理(100~900℃ 各1時間)を行い、熱的安定性の評価を行った。
脱合金化した試料をそれぞれ透過型電子顕微鏡によって観察したところ、均一に元素が分布していることがわかった。また、約5nmの孔のサイズが無数に確認できたことから、試料作製に成功したといえる。さらに、熱処理をした試料では、X線回折から、どの試料も600 ℃付近までナノ結晶構造が保たれていることが確認でき、これ以上の温度で一部が相分離挙動をしていた。比表面積測定の結果、脱合金化後で最も高い値となり、温度を上げていくと、どの試料も徐々に減少し、700 ℃付近になるとほぼ同じ値を示した。また、電子顕微鏡のX線分析(EDS)によって相分離挙動の詳細について調べ、各元素の相関関係(固溶体の作りやすさ)について、画像の相関係数を使用することでネットワーク描写を行った。23元素の固溶体の作りやすさについて可視化することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High-Entropy Alloy Catalysts toward Multi-Functionality: Synthesis, Application, and Material Discovery2023

    • 著者名/発表者名
      Fujita Takeshi
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MH2022003

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] General Synthesis of MOF Nanotubes via Hydrogen-Bonded Organic Frameworks toward Efficient Hydrogen Evolution Electrocatalysts2022

    • 著者名/発表者名
      Cai Ze-Xing、Xia Yanjie、Ito Yoshikazu、Ohtani Masataka、Sakamoto Hikaru、Ito Akitaka、Bai Yijia、Wang Zhong-Li、Yamauchi Yusuke、Fujita Takeshi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 16 ページ: 20851~20864

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c08245

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Corrosion‐Resistant and High‐Entropic Non‐Noble‐Metal Electrodes for Oxygen Evolution in Acidic Media2022

    • 著者名/発表者名
      Tajuddin Aimi A. H.、Wakisaka Mitsuru、Ohto Tatsuhiko、Yu Yue、Fukushima Haruki、Tanimoto Hisanori、Li Xiaoguang、Misu Yoshitatsu、Jeong Samuel、Fujita Jun‐ichi、Tada Hirokazu、Fujita Takeshi、Takeguchi Masaki、Takano Kaori、Matsuoka Koji、Sato Yasushi、Ito Yoshikazu
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 35 ページ: 2207466~2207466

    • DOI

      10.1002/adma.202207466

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Pyrochlore Oxides Containing Ir and Ru for Efficient Oxygen Evolution Reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Aika、Cai Ze-Xing、Fujita Takeshi
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 15 ページ: 6107~6107

    • DOI

      10.3390/ma15176107

    • オープンアクセス
  • [学会発表] ニッケル、鉄、セレンを含むナノチューブ状金属有機構造体の創製2022

    • 著者名/発表者名
      公文康博、Cai Zexing、藤田武志
    • 学会等名
      日本金属学会2022年秋期大会
  • [学会発表] 多元ナノポーラス合金の熱的安定性と相分離挙2022

    • 著者名/発表者名
      吉﨑 友哉、藤田 武志
    • 学会等名
      日本金属学会2022年秋期大会
  • [学会発表] 階層性ナノポーラス合金の多元素化と特異反応場の創出2022

    • 著者名/発表者名
      藤田武志
    • 学会等名
      日本金属学会2022年秋期大会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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