2023 Fiscal Year Annual Research Report
Application of Ultra Highly Sensitive PTRF-XAFS to Pt Alloy Nanoparticle Fuel Cell Catalysts
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20H00367
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
朝倉 清高 北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (60175164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 敬広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (10632317)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | X線吸収分光 / 燃料電池 / 構造解明 / operando / サラーサーチ / PtAuナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
燃料電池白金（Pt)触媒に異種金属（M)を加えてを合金化すると高活性化する。本研究では、この合金化に伴う高活性化の要因が、Ptへ電荷移動が起きるためなのか，Pt-Pt結合が変化するためなのかを明きからにすることを目的として、金（Au)単結晶基板上にPdを1層から複数層展開し、さらにその上にPt1原子層を載せた系を構築して、中間層の層数によりPt-Ptの結合距離を変化させ、酸素還元反応（ORR)活性との関連を調べる。また、Pt-Ptの結合距離を得るために必要な新しい手法である偏光全反射蛍光（PTRF)-XAFS法の高感度化を試みる。今年度は1,2,3,4原子層（ML）のPdを作製し、それぞれの原子層数および平坦性をXPS（X線光電子分光）とAFM(原子力顕微鏡）により調べた。その結果、Layer-byーLayerに平坦にPd中間層が積み重なっていることを確認した。また、１MLではPd-Pd結合距離が伸びているが、3ML以上で本来のPd-Pd結合距離が回復することを確認した。
回転ディスク電極の立ち上げを行い、ORR活性を調べた。Pt多結晶に対してLevich式に従うことを確認した。
Pd 0ML,1ML,4MLに対して、PtをSLRR（Surface Limited Redox Replacement)法によりのせることを試みた。0MLでは、Cuを犠牲試材としたSLRR法によりPt-Ptが伸びていることが確認できた。Pd１ML、４MLではCuを犠牲試材としたSLRR法ではPtを載せることができなかったが、探索した結果、Pbを犠牲試材としたSLRRでPtを原子層状に載せることができた。Pt/Pd1/Au(111)およびPt/Pd4/Au(111)のサンプルを調製した。電気化学的条件下でのPtのPTRF-XAFS測定を試みた。通常よりは信号強度が小さいが測定には成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
研究室閉鎖に伴い、朝倉Lab HPは閉鎖された。
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Research Products
(14 results)
