酸化グラフェンナノシート上で成長した貴金属ナノ粒子の電気化学的応用

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本年度は、昨年度に続いて、さらに酸化グラフェンの還元反応と金属イオンの還元反応を組み合わせた合金ナノ粒子－グラフェン複合材料の調製と応用について検討した。まず、白金・パラジウム合金系では、ナノデンドライトの形成とその均一触媒系への応用について検討した。その結果、白金・パラジウムナノデンドライトとグラフェンの複合体が、過酸化水素の比色分析を可能にする均一溶液内触媒として有効であることがわかった。また、金・パラジウムの合金ナノ粒子についてもグラフェンとの複合化について検討しその調製を可能にするとともに、それがパラニトロフェノールの還元触媒に有効に利用できることを明らかにした。合金系での検討に加えて、金属ナノ粒子を機能化したのちグラフェンと複合化して応用展開することについても試みた。その結果、クエン酸で機能化した金ナノ粒子とグラフェンのナノ複合体は、過酸化水素に対して酵素的に機能して触媒として利用できることがわかった。また、クエン酸で機能化したパラジウムナノ粒子グラフェン複合体は、パラニトロフェノールの還元触媒に高い触媒特性を有することが明らかになった。いずれの場合も、構造や組成が類似した金属ナノ粒子－グラフェン複合系と系統的に比較することにより、新たに調製したナノ複合材料の優れた特性を明らかにできた。また、全般的な知見として、合金化による協奏的な効果が高機能な触媒の構築に有効であることや、化学還元によって形成されるキューブやデンドライトなどのナノ構造も触媒特性の向上に効果的であることがわかった。本年度の成果については、実施期間は７ヶ月と限られていたが、４報の原著論文として発表するとともに、国際学会においてもポスター発表で報告した。