革新的水素機能性ナノ材料の創製及び分光学的手法を用いたメカニズムの解明

创新的氢功能纳米材料的创建并利用光谱方法阐明其机制

• 批准号: 15J01605
• 负责人: 出倉 駿
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01605/
• 关键词: パラジウム; 水素吸蔵; ナノ粒子; 固体NMR; 合金

水素は重要な工業ガスとしてのみならず、環境調和型の理想的なエネルギー源としてますます注目されている。一方、金属ナノ粒子はその比表面積の大きさから、サイズ、形状、表面状態などのバルクには無い自由度を持っており、バルク金属にはない吸蔵サイトを有する他、水素分子が乖離して固体中に侵入し、結晶構造を変化させ特性を向上させるなど、新たな水素機能性材料として多大な注目を集めている。しかし、金属ナノ粒子の新奇な水素機能のメカニズムについては全く明らかになっておらず、最も有名な水素吸蔵金属であるパラジウム(Pd)でさえ不明な点が多い。本研究では、バルク及びナノサイズのPdにおける水素吸蔵メカニズムの解明を基盤とし、表面保護剤によるPdナノ粒子の水素吸蔵特性の制御と、新奇固溶合金ナノ粒子の合成・物性探索を通して、金属ナノ粒子のサイズ・形状・表面状態・組成がもたらす特異な水素吸蔵特性と、その電子状態を詳細に調べ、系統的に理解することを目的としている。これを実現する有力な手法として、水素圧力下in situ固体NMR測定の手法を用いることで、ナノ粒子に吸蔵された水素原子の化学状態や、それを通してナノ粒子自身の電子状態に関する情報が得られると期待される。Pdは水素圧力の上昇とともにα相と呼ばれる水素固溶相からβ相と呼ばれる水素化物相に相転移する一方、先行研究においてPdナノ粒子はサイズの減少とともにα相の水素固溶度が増大することが報告されている。当該年度においては、バルクのパラジウムに固溶した水素がパラジウムと化学結合を形成している一方、その結合様式は局在した共有結合であり、多量に水素を吸蔵したβ相とは全く異なることを見出し、前年度までに報告しているPdナノ粒子の特異な水素吸蔵メカニズムを理解する礎を築いた。

Water is an important source of industrial and environmental harmony. The specific surface area of a metal particle is large, its shape, its surface state, its degree of freedom, its absorption and absorption, and its molecular properties are large, its crystal structure is small, and its characteristics are large. The most famous water absorption metal is the new water absorption metal (Pd). In this study, the control of water absorption characteristics of Pd particles in the surface protection agent, the synthesis of novel solid solution alloy particles, the exploration of physical properties, the structure, shape, surface state, composition of metal particles, and the detailed adjustment of specific water absorption characteristics of Pd particles in the surface protection agent were studied. The purpose of the system is to understand The method of solid-state NMR measurement in situ under water pressure is useful in obtaining information about the chemical state of the water atom absorbed by the particle itself. The increase of Pd particle pressure and the decrease of Pd particle pressure and the increase of Pd particle solubility are reported. When the year is over, the solid solution of Pd particles is dissolved in water, and the chemical combination is formed, the combination formula is formed in the common combination, and the amount of water is absorbed in the beta phase is completely different. When the year is over, the specific water absorption of Pd particles is reported, and the foundation for understanding is established.

项目成果

Enhancement of Ionic Conductivity in Organic Ionic Plastic Crystals by Introducing Racemic Ammonium Ions

通过引入外消旋铵离子提高有机离子塑料晶体中的离子电导率

• DOI: 10.1246/cl.171181
• 发表时间: 2018
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Matsuki Masaya;Yamada Teppei; Dekura Shun;Kitagawa Hiroshi;Kimizuka Nobuo
• 通讯作者: Kimizuka Nobuo

Pdナノ結晶中の固溶水素の電子状態

Pd纳米晶中固溶氢的电子态

• 发表时间: 2017
• 作者: O. Sakata;L. S. R. Kumara;C. Song;Y. Chen;O. Seo;K. Kusada;H. Kobayashi;and H. Kitagawa;出倉駿・小林浩和 ・池田龍一・前里光彦・Loku Singgappulige Rosantha Kumara・ 坂田修身・北川宏
• 通讯作者: 出倉駿・小林浩和 ・池田龍一・前里光彦・Loku Singgappulige Rosantha Kumara・ 坂田修身・北川宏

α相PdHxにおける特異な水素吸蔵状態

α相PdHx独特的储氢状态

• 发表时间: 2018
• 作者: 出倉 駿;小林 浩和;前里 光彦;秋葉 宙;山室 修;李 相賢;萩原 雅人;鳥居 周輝;神山 崇;北川 宏
• 通讯作者: 北川 宏

In situ solid-state NMR studies on PdHx under controlled hydrogen gas pressure

受控氢气压力下 PdHx 的原位固态核磁共振研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Shun Dekura;Hirokazu Kobayashi;Ryuichi Ikeda;Mitsuhiko Maesato;Yoshiki Kubota and Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Yoshiki Kubota and Hiroshi Kitagawa

水素圧力下in situ固体NMR測定によるPdナノ粒子の水素吸蔵状態のサイズ依存性に関する研究

氢气压力下原位固态核磁共振测量Pd纳米粒子储氢状态的尺寸依赖性

• 发表时间: 2015
• 作者: 出倉駿;小林浩和;池田龍一;前里光彦;久保田佳基;北川宏
• 通讯作者: 北川宏