無機2次元材料における原子層制御と新規電極触媒の創出

本年度は、当初目標としていた研究実施計画の内、次の2点を達成した。1) パラジウム (Pd) ナノシートの合成と原子層制御。 2) 合成したPd ナノシートの電子状態評価。1) のPdナノシートの合成および原子層制御については、有機物から発生する一酸化炭素 (CO) をパラジウム111面への吸着物としてシート形状に異方成長させる合成手法を新規に考案した。これは、先行研究にて報告されている気体のCOガスを用いる手法では安全性・再現性に問題があり、また金属カルボニルをCO源として用いる手法ではPdナノシート中にヘテロ金属原子が混入し正確な電子状態評価に向かないためである。また、有機物からのCO発生を利用する我々の手法では、そのCO放出速度をコントロールすることでPdナノシートの膜厚制御が可能であり、当初の研究目的であったPdナノシートの膜厚制御も達成する形となった。加えて、合成後のPdナノシートに対し、表面にPd原子層を塗り重ねる形での原子層制御手法の開発も行った。2) の電子状態評価については、主にあいちシンクロトロン光センター (あいちSR) BL7Uにて深さ分解XPS測定を行った。実験室で利用可能なXPS測定では、深さ分解XPS測定を行うために検出角を変えた測定を行うことになる。しかし、二次電子の検出角はその飛び出し角度に左右されるため、厳密な深さ分解の議論が困難である。あいちSR、BL7Uでの実験により、厳密に深さ分解を行っての価電子帯の評価が可能となった。また、当初予定していた電気化学評価については電気化学プローブ顕微鏡 (SECCM) による評価を実施した。しかし、ナノシート1枚に対してプローブをアプローチすることが困難であり、また表面の濡れ性などの議論点も生じることから詳細な分析は達成されておらず、触媒活性評価においては次年度に中心的な実施を予定している。

本年度は、当初目標としていた研究実施計画の内、次の2点を達成した。1) パラジウム (Pd) ナノシートの合成と原子層制御。 2) 合成したPd ナノシートの電子状態評価。1) のPdナノシートの合成および原子層制御については、有機物から発生する一酸化炭素 (CO) をパラジウム111面への吸着物としてシート形状に異方成長させる合成手法を新規に考案した。これは、先行研究にて報告されている気体のCOガスを用いる手法では安全性・再現性に問題があり、また金属カルボニルをCO源として用いる手法ではPdナノシート中にヘテロ金属原子が混入し正確な電子状態評価に向かないためである。また、有機物からのCO発生を利用する我々の手法では、そのCO放出速度をコントロールすることでPdナノシートの膜厚制御が可能であり、当初の研究目的であったPdナノシートの膜厚制御も達成する形となった。加えて、合成後のPdナノシートに対し、表面にPd原子層を塗り重ねる形での原子層制御手法の開発も行った。2) の電子状態評価については、主にあいちシンクロトロン光センター (あいちSR) BL7Uにて深さ分解XPS測定を行った。実験室で利用可能なXPS測定では、深さ分解XPS測定を行うために検出角を変えた測定を行うことになる。しかし、二次電子の検出角はその飛び出し角度に左右されるため、厳密な深さ分解の議論が困難である。あいちSR、BL7Uでの実験により、厳密に深さ分解を行っての価電子帯の評価が可能となった。また、当初予定していた電気化学評価については電気化学プローブ顕微鏡 (SECCM) による評価を実施した。しかし、ナノシート1枚に対してプローブをアプローチすることが困難であり、また表面の濡れ性などの議論点も生じることから詳細な分析は達成されておらず、触媒活性評価においては次年度に中心的な実施を予定している。