新規固溶体型合金ナノ粒子による元素戦略

使用新型固溶体型合金纳米颗粒的元素策略

基本信息

批准号：
10J03504
负责人：
草田康平
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的はバルクでは固溶体を得ることの出来ない合金系において、そのサイズをナノレベルまで小さくすることで新規の合金ナノ粒子を作製し、その構造や電子状態を、物性を通して理解することである。新規の固溶体型合金は、いわば新たな物性を持ちうる新規の元素と同等であり、材料開発をはじめとする研究範囲を益々拡大する可能性があることは明白である。我々は特に周期表において、レアメタルであるPdの周辺に存在する遷移金属の合金系に注目し、研究を行っている。本年度はこれまで作製してきた新規のAgRh固溶体ナノ粒子および、PdRu固溶体ナノ粒子、さらにfcc構造を有する新規のRuナノ粒子を中心に、他研究室と共同研究を行い、その構造、および触媒活性の検討を行った。その結果、既存の構造を有する金属ナノ粒子とは異なる物性を有することが明らかとなり、その内、fccRuやPdRu合金はCO酸化反応において、高活性を示すhcp構造のRuナノ粒子および、Rhナノ粒子よりも高い活性を示すことが明らかとなった。また、fccRuナノ粒子はこれまで作製された報告例はなく、本研究が世界初の事例となる。このfccナノ粒子はサイズ制御も容易に行え、hcp構造を有するRuナノ粒子とCO酸化反応に対する触媒特製のサイズ依存性について調べたところ、hcp構造のRuナノ粒子はサイズ減少に伴い、触媒能が向上するのに対し、fcc構造のRuナノ粒子はサイズが大きくなるにつれ、その触媒能が向上するといった全く逆の傾向が見られた。

这项研究的目的是通过将稳定溶液批量获得的合金系统中的尺寸降低到纳米水平，并通过物理特性理解其结构和电子状态，从而产生新的合金纳米颗粒。显然，新的实心溶液合金等于可以具有新的物理特性的新元素，并且包括材料开发在内的研究范围可能会更快地扩展。我们特别关注周期表中稀有金属PD周围存在的过渡金属合金系统。今年，我们与其他实验室进行了联合研究，专注于新的AGRH实心溶液纳米颗粒，PDRU固体溶液纳米颗粒和具有FCC结构的新RU纳米颗粒，并研究了它们的结构和催化活性。结果，有发现具有现有结构的金属纳米颗粒具有不同的物理特性，其中FCCRU和PDRU合金比具有HCP结构和RH纳米颗粒的RU纳米颗粒具有更高的活性，在CO氧化反应中表现出很高的活性。此外，没有针对FCCRU纳米颗粒产生的病例，这项研究是世界上第一个案例。这些FCC纳米颗粒的大小控制很容易，当我们研究特殊催化剂产品对具有HCP结构的Ru纳米颗粒的CO氧化反应的大小依赖性时，我们发现RU纳米颗粒与HCP结构的催化能力随着尺寸的降低而随着RU Nanopart的催化能力而改善了FCC结构的大小提高了尺寸，而尺寸会改善尺寸。