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Surface modification and adding functionality of nanoparticles by gas phase synthesis process

通过气相合成工艺对纳米粒子进行表面改性和添加功能

基本信息

批准号：
22K04871
负责人：
日原岳彦
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

気相合成プロセスのプラズマ・ガス凝縮法により作製したナノ粒子混合堆積と粒子界面の制御による機能付与を目的として、以下の研究を実施した。（１）コア・シェル粒子の作製と燃料電池電極触媒特性の評価では、Pt/Ce複合ナノ粒子を作製し、カソード電極触媒に適用したときの固体高分子形燃料電池の出力電力特性を評価した。触媒性能に大きなばらつきが見られたが、Pt組成の増加に伴い触媒性能が向上する傾向があること、XRDの結果よりCe組成の大きい試料ではCeOxのピークが観測され、Pt/CeOxナノ粒子における粒子表面のCeOx比によって触媒性能が変化することを見いだした。I-P測定結果によると、触媒性能は表面組成に強く依存している。生成されたCeOxは、その表面エネルギーの差からナノ粒子表面に偏在していると考えられるが、表面のPtとCeOxの組成比の違いによって触媒性能に差が生じていることが判明した。（２）軟磁性と硬磁性のナノ粒子混合堆積膜から成る交換結合磁石のモデル物質の作製と磁気特性評価では、 Fe-Co/Fe-Co-Ptナノコンポジット薄膜を作製した。交換結合を制御するため、バイアス電圧Va=1～5 kVを基板ホルダーに印加した。Va=1～2 kVでは、粒子間の交換結合が強まり、磁化曲線の肩が消滅することが確認された。しかし、Va = 3～5 kVでは、熱処理時に粒子が凝集して粒径が増加した結果、保磁力が減少した。そこで、熱処理時の粒径の増加を抑えるため、RTA処理（Rapid Thermal Anneal：短時間熱処理）を行った。磁化曲線の結果より、昇温速度75 ℃/minの試料において最大の保磁力が得られた。本研究で得られた試料のうち最大エネルギー積が最も大きな試料は、基板バイアスVa = 2 kVかつ熱処理温度700℃の試料で、その値は2.3 MGOeであった。

The following research was carried out for the purpose of controlling particle mixing and particle interface by condensation method. (1) Preparation of Pt/Ce composite particles and evaluation of electrode catalyst characteristics of fuel cells. Preparation of Pt/Ce composite particles and evaluation of output and power characteristics of solid polymer fuel cells. The catalyst performance is increased due to the increase of Pt composition. The catalyst performance is increased due to the increase of Pt composition. The results of XRD show that CeOx is increased due to the increase of Ce composition. The catalyst performance is increased due to the increase of CeOx ratio on the surface of Pt/CeOx particles. I-P determination results are strongly dependent on the surface composition of the catalyst. The composition ratio of Pt and CeOx on the surface of the particles is different from that of the catalyst. (2) Preparation of Fe-Co/Fe-Co-Pt thin films by mixing soft magnetic and hard magnetic particles Exchange bonding voltage Va=1~5 kV Va=1~2 kV, the exchange bonding between particles is strong, and the shoulder of magnetization curve is eliminated. When Va = 3~5 kV, particle size increases during heat treatment, and magnetic field decreases. During heat treatment, particle size increases and decreases, and RTA treatment (Rapid Thermal Anneal) is performed. The results of magnetization curve, temperature rise rate of 75 ℃/min of the sample in the middle of the maximum magnetic field obtained. In this study, the maximum product of the test sample was obtained. The maximum product of the test sample was 2.3 MGOe. The heat treatment temperature of the test sample was 700℃.