特異活性サイトを有するハイエントロピー合金ナノ粒子触媒の新規合成と触媒機能開拓

具有特定活性位点的高熵合金纳米粒子催化剂的新合成及催化功能的开发

• 批准号: 22KJ2197
• 负责人: 橋本 直樹
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2197/
• 关键词: ハイエントロピー合金; 水素スピルオーバー; 形態制御

ハイエントロピー合金(HEA)は、5種類以上の元素をほぼ当原子組成比で含み、かつ単相の固溶体を形成する材料とされている。HEAはその高い配置のエントロピーに起因する高い比強度や高温安定性・腐食耐性などの従来合金に見られない特異な物性を発現することから触媒科学を含む多くの分野で注目されている。加えて、HEAはその組成の多様性から目的の反応に合わせて精密な触媒特性の制御が可能という利点もある。しかし、HEAナノ粒子触媒という領域は黎明期であり、主として「合成法の探索」が行われている段階であり、HEA触媒の反応活性サイトの精密な制御を行っている研究は少ない。本研究では特異活性サイトが多数導入された高活性・高耐久なHEAナノ粒子触媒の開発を目的としている。本年度においては形態制御した酸化セリウム(CeO2)担体を利用し、Co, Ni, Cu, Zn, PdからなるHEA触媒の合成を試みた。触媒担体として還元性の高いCeO2ロッドを用いたところ、担持した前駆体が急速に還元し、HEAが形成していることが示唆された。加えて各種キャラクタリゼーションからこのHEAは13核からなるサブナノクラスターであることが示唆された。触媒特性をH2を利用したNO還元反応を利用して評価したところ、CoNiCuZnPd HEAサブナノクラスター触媒では単金属触媒と比較し、低温でNOを還元できていることが明らかとなった。in situ XAFSを利用したNO-H2による酸化還元応答性測定において、HEAサブナノクラスターでは卑金属元素の酸化還元に由来する構造変化が起きていることが示唆され、Pd元素の価数変化が抑制されていることを見出した。

ハ イ エ ン ト ロ ピ ー alloy (HEA) は, above 5 kinds の element を ほ ぼ when atoms than で み, か つ 単 phase の solid solution を form す る material と さ れ て い る. HEA は そ の high い configuration の エ ン ト ロ ピ ー に cause す る い high specific strength や high temperature stability, corrosion patience な ど の 従 to see alloy に ら れ な い specific な property を 発 now す る こ と か ら catalytic science を containing more than む く の eset で attention さ れ て い る. An add え て, HEA は そ の の multiple others か ら purpose の anti 応 に close わ せ て precision な catalytic properties の suppression が may と い う tartness も あ る. し か し, HEA ナ ノ particle catalyst と い う field は dawn で あ り, main と し て line "synthesis の explore" が わ れ て い る Duan Jie で あ り, HEA catalyst の reverse 応 サ イ ト の precision な suppression を line っ て い る research は less な い. This study で は specific activity サ イ ト が most import さ れ た high durability, high な HEA ナ ノ particle catalyst の open 発 を purpose と し て い る. This year に お い て は form suppression し た acidification セ リ ウ ム (CeO2) supporter を using し, Co, Ni, Cu and zinc, Pd か ら な る HEA catalyst の synthetic を try み た. Catalyst supporter と し て also yuan の high い CeO2 ロ ッ ド を with い た と こ ろ, bear し た 駆 が に yuan し also sharply, before HEA が form し て い る こ と が in stopping さ れ た. Add え て various キ ャ ラ ク タ リ ゼ ー シ ョ ン か ら こ の HEA は 13 nuclear か ら な る サ ブ ナ ノ ク ラ ス タ ー で あ る こ と が in stopping さ れ た. Catalytic properties を H2 を using し た NO also yuan against 応 を using し て review 価 し た と こ ろ, CoNiCuZnPd HEA サ ブ ナ ノ ク ラ ス タ ー catalyst で は 単 metal catalyst と し, low-temperature で NO を also yuan で き て い る こ と が Ming ら か と な っ た. The in situ XAFS を using し た NO - H2 に よ る acidification and yuan 応 answer sex determination に お い て, HEA サ ブ ナ ノ ク ラ ス タ ー で は metal elements の acidification and yuan に origin す る structure - the が up き て い る こ と が in stopping さ れ, Pd elements の 価 number variations change が inhibit さ れ て い る こ と を shows し た.

项目成果

ハイエントロピー合金サブナノクラスターの合成と酸化還元応答構造変化

高熵合金亚纳米团簇的合成及氧化还原响应结构变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 橋本直樹;森浩亮;松﨑周一郎;岩間和樹;神内直人;吉田秀人;山下弘巳
• 通讯作者: 山下弘巳

Low temperature synthesis of high entropy alloy nanoparticles by the assist of hydrogen spillover on TiO2

TiO2 氢溢出辅助低温合成高熵合金纳米粒子

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇Naoki Hashimoto;Kohsuke Mori;Naoto Kamiuchi;Hideto Yoshida;Hisayoshi Kobayashi;Hiromi Yamashita
• 通讯作者: Hiromi Yamashita

Development of novel synthesis of high entropy alloy nanoparticles as durable catalysts for CO2 hydrogenation

开发新的高熵合金纳米粒子合成方法作为二氧化碳加氢的耐用催化剂

• 发表时间: 2022
• 作者: 〇Naoki Hashimoto;Kohsuke Mori;Naoto Kamiuchi;Hideto Yoshida;Hisayoshi Kobayashi;Hiromi Yamashita
• 通讯作者: Hiromi Yamashita

水素スピルオーバーを利用したハイエントロピー合金ナノ粒子触媒の低温合成とCO2水素化反応への応用

氢溢出低温合成高熵合金纳米颗粒催化剂及其在CO2加氢反应中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: ◯橋本直樹;森浩亮;神内直人;吉田秀人;小林久芳;山下弘巳
• 通讯作者: 山下弘巳

形態制御したNi担持CeO2触媒のCO2メタン化反応における特性評価

形貌控制的Ni负载CeO2催化剂在CO2甲烷化反应中的特性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: ◯橋本直樹;森浩亮;淺原康平;柴田峻;治田 裕貴;桑原泰隆;山下弘巳
• 通讯作者: 山下弘巳