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Nanoscale Element Replacement Science: Structural Transformation of Nanocrystalline Phases and Development of Novel Functions

纳米级元素替代科学：纳米晶相的结构转变和新功能的开发

基本信息

批准号：
19H05634
负责人：
寺西利治
金额：
$ 129.04万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、理論・実験両面から貴金属の性能を凌駕する一連の新奇ナノ粒子群を創製する。すなわち、①低周期dブロック金属ナノ粒子へのpブロック元素の導入やガルバニック置換による合金化により電子構造を大きく変調し、貴金属ナノ粒子の物性・触媒特性を凌駕する新金属相ナノ粒子群を創製する。②低周期dブロック金属からなる半導体ナノ粒子のイオン交換により、結晶構造・電子構造を変調し、貴金属ナノ粒子では困難な全近赤外光エネルギー変換ヘテロ構造ナノ粒子群を創製する。貴金属の合金化の新奇手法として、本年度は新たにPd-Sナノ粒子を出発物質とした合金手法の開発に取り組み、Pd-Sナノ粒子からもPd-Pナノ粒子と同様の置換反応が進行することが分かった。また、昨年度発見したZ3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の新規物性開拓を行った。等方性L12-(Fe,In)Pd3ナノ粒子と異方性Z3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の磁気特性を評価したところ、L12構造と比較し異方性Z3構造では保磁力が約15倍増加しており、構造特異物性の発現が実証された。さらに、AlドープSrTiO3の水素生成助触媒としてPtナノ粒子の一部をRuに置換したPtRu合金ナノ粒子とすると、solar-to-hydogen変換効率0.45%が達成され、Rhを用いない助触媒として最高値を示した。一方、昨年度Cu2-xSナノ粒子を用いた一連のカチオン交換反応において、「反応前後で結晶系が維持される」という従来の常識を覆す新たな発見があり、詳細な実験・理論計算の結果、六角柱型の六方晶系CoSは底面よりも側面の表面エネルギーが大きく、高さが大きくなると側面の広い露出を避けようとして安定な立方晶系Co9S8へ構造変化することが示唆された。Co2+以外の陽イオンでは異なる傾向が見られ、物質固有の構造安定性がこの現象に重要な役割をもつことも分かった。

In this study, でで, theoretical and practical aspects, らら, the performance of precious metal <s:1> is を superior to する, and a series of novel ナノ particle swarm を is created する. すなわち, (1) low cycle d ブロック metal ナノ particle への p ブロック element の import やガルバニック replacement による alloying により electronic structure を big きく - し, precious metals ナノ particle の physical properties, catalytic properties を above する new metallic phase ナノ particle swarm を created する. (2) low cycle d ブロック metal からなる semiconductor ナノ particle のイオン exchange により, crystal structure, electronic structure を - し, precious metals ナノ particle では difficult な nearly all red outside light エネルギー variations in ヘテロ tectonic ナノ particle swarm を created する. Precious metals の alloying の novel technique として, this year's new たはに Pd -s ナノ particle をと発 substance した alloy technique の open 発にみり group and Pd -s ナノ particle からも Pd -p ナとノ particles with others の displacement inverse 応が for することが points かった. Youdaoplaceholder0, yesterday 's annual occurrence of たZ3-Fe(Pd,In)3ナノ particles, new regulations for physical property development を industry った. Isotropic L12 - (Fe) In Pd3 ナノと different part Z3 - Fe particles (Pd, In) 3 ナノ particle magnetic 気のを review 価したところと compare し different structures, L12 party Z3 construction of では about 15 times the rights and protect magnetic がしており, structure, foreign body の発が now be card された. さらに, Al ドープ SrTiO3 の water element generated help catalyst として Pt ナノ particle の a を Ru に replacement した PtRu alloy ナノ particle とすると, solar - to - hydogen - in sharper rate 0.45% が reached され, Rh をいない help catalyst として highest numerical を shown した. One party, the annual Cu2 yesterday - xS ナをノ particles with いた for のカチオン exchange the 応において, "で crystallization system before and after the 応が maintain される" という従 to の sense を fu す new たな発 see があり, detailed な be 験の theoretical calculation results, six Angle type の hexagonal system CoS は underside よりもの side surface エネルギーが big きく, high さが big きくなると side の hiroo い reveal を avoid けようとして settle な cubic crystal system Co9S8 へ structure - the することが in stopping された. Co2 + outside の Yang イオンでは different なる tend to see がられ inherent の tectonic stability, the material がこの phenomenon に important cut をな service もつことも points かった.