オペランドSHINERS/イメージングXAFSによる電極触媒の構造-活性相関解明

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本研究では、SHINERSラマン分光法とXAFSイメージング計測法を互いに相補的に用いることで、電極触媒の反応過程と空間分布の解明を目的とした。そのために、SHINERS分光法に用いるSHIN粒子の合成とそれを利用した電極触媒の合成、オペランドSHINERS装置の立ち上げ、オペランドXAFSによる電極触媒の解析を行った。Agを用いたSHIN粒子の合成を検討し、15 nm程度のAu粒子を核として粒径のそろったAgナノ粒子を調製した。その表面に3-アミノプロピルトリメトキシシランを用いてシリカ薄層を作成した。Ag 粒子表面を覆いピンホールのないSHIN粒子の合成条件を様々検討し、ピンホールのないAg SHIN粒子を合成した。一方、合成した粒子は、安定性がAu SHIN粒子と比較して低いことがわかり、試料の保存ができないことが分かったため、Au SHIN粒子を新たに合成した。ローダミン6Gのラマンスペクトルでは、強い表面プラズモン共鳴が観察された一方、ピリジンを吸着させてもピリジン由来のラマンシグナルは観測されず、Au表面をシリカが完全に覆ったピンホールのない良質なSHIN粒子が合成できていることを明らかにした。このAu SHIN粒子を用いて、Pt触媒の担持を検討し、市販のPt/CやPt粒子を担持した触媒系を作成した。また、オペランドEC-SHINERS装置とセルの立ち上げを行い、電位をかけた条件でPt触媒-SHIN粒子の測定ができる測定環境を立ち上げた。SO2分子を触媒被毒剤として用い、Pt触媒表面をSO2で被毒した後、電気化学セルの電位を変化させて、表面の化学種を変化させ、SHINERSスペクトルを測定した。PtとSHIN粒子の接地条件を検討し、より良質なSHINERSスペクトルが得られる試料調製を検討している。