金属担持触媒の電気分極～高感度化された電子線ホログラフィーと雰囲気制御による解明

金属负载催化剂的电极化 - 使用高灵敏度电子束全息术和气氛控制进行阐明

基本信息

批准号：
21H04623
负责人：
村上恭和
金额：
$ 27.04万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04623/
关键词：
電子顕微鏡ナノ粒子電荷移動その場観察表面電位分極

项目摘要

令和4年度の研究項目と成果を以下に記す。（１）ガス雰囲気下での電子線ホログラム収集技術の構築：前年度の成果を踏まえて、担持触媒系試料の電子線ホログラフィーに関わるデータ収集を進めた。研究分担者の松田の協力のもと、環境電子顕微鏡を用いて、担持触媒系試料に関する画像データの取得を行った。環境電子顕微鏡の場合、圧力として100 Paオーダーのガスを装置内に導入する事ができる。しかしながら、入射電子と導入したガスの相互作用（電子線の散乱現象）により画像データの像質が低下し、高精細な画像データを原子分解能で取得するためには、ガス圧をやや低く抑える必要があることが分かってきた。この検証結果は令和5年度の研究課題にも反映させ、引き続き電子線ホログラフィーの高精度解析を進める。（２）情報科学的手法を駆使した信号抽出法の整備：前年度から研究を開始したウェーブレット隠れマルコフモデルによるホログラムの雑音除去を、低照射条件、或いは露光時間の短い条件で収集したデータの解析に拡張した。この結果、担持触媒系試料に関わる位相解析精度を従来よりも高めることができ、酸化物に担持した金属ナノ粒子の帯電量、ならびに帯電の符号（正帯電、負帯電の区別）を高い精度・確度で決定することができた。（３）電気分極の空間分布とナノ粒子構造との相関解析：（２）で述べたウェーブレット隠れマルコフモデルに基づく解析を、Pt-TiO2系触媒試料から取得した電子線ホログラムの解析に適用した。その結果、薄片化したTiO2に担持したPtナノ粒子は、担体との結晶方位関係など幾つかの因子に依存して、正にも負にも帯電し得ることが分かった。これらの技術と成果は、光電子分光等を用いた平均情報、即ち大量のナノ粒子から取得したデータの平均値を調べる手法と相補的であり、電子顕微鏡を利用する実験ならではの成果と言える。

2020财年的研究项目和结果如下。（1）气体气氛下电子束全息图采集技术的建立：在上年成果的基础上，开展了负载型催化剂体系样品电子束全息图相关数据采集工作。在联合研究员松田的合作下，我们使用环境电子显微镜获得了负载型催化剂样品的图像数据。对于环境电子显微镜，可以将100Pa压力的气体引入设备中。然而，由于入射电子与引入的气体之间的相互作用（电子束散射现象），图像数据的质量恶化，并且为了获得具有原子分辨率的高清图像数据，需要保持气体压力很明显，确实存在。此次验证的结果将反映在2021财年的研究课题中，我们将继续推进电子束全息的高精度分析。（2）开发充分利用信息科学方法的信号提取方法：利用去年开始研究的小波隐马尔可夫模型，分析在低照度条件或短曝光时间条件下收集的数据，以消除全息图中的噪声。它被扩展到。因此，与传统方法相比，可以提高与负载型催化剂样品相关的物相分析的准确性，并且可以了解负载在氧化物上的金属纳米颗粒的电荷量以及电荷的符号（区分正电荷和负电荷）可以高精度地进行测定。 (3)电极化空间分布与纳米颗粒结构之间的相关性分析：将(2)中描述的基于小波隐马尔可夫模型的分析应用于从Pt-TiO2催化剂样品获得的电子束全息图的分析。结果发现，负载在剥离的 TiO2 上的 Pt 纳米颗粒可以带正电或带负电，具体取决于几个因素，例如与载体的晶体取向关系。这些技术和结果与光电子能谱等方法相辅相成，光电子能谱检查平均信息，即从大量纳米粒子获得的数据的平均值，可以说是使用电子显微镜的实验独有的结果。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Mapping electrostatic potential around a Pt nanoparticle supported on TiO2 (110)

绘制 TiO2 负载的 Pt 纳米粒子周围的静电势图 (110)

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Takahashi;T. Akashi;H. Hojo;H. Einaga;H. Nakajima;F. Ichihashi;T. Tanigaki;H. Shinada;Y. Murakami
通讯作者：
Y. Murakami

画像解析と機械学習を用いた触媒ナノ粒子の自動ホログラム取得

使用图像分析和机器学习自动采集催化剂纳米粒子的全息图

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
市橋史朗;小山朗;明石哲也;宮内翔子;諸岡健一;北條元;永長久寛;高橋由夫;谷垣俊明;品田博之;村上恭和
通讯作者：
村上恭和

Automatic Hologram Acquisition of Pt Catalyst Nanoparticles on TiO2 by Particle Detection Using Image Processing and AI Classification

使用图像处理和 AI 分类进行粒子检测，自动全息采集 TiO2 上的 Pt 催化剂纳米粒子

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
F. Ichihashi;A. Koyama;T. Akashi;Y. Takahashi;S. Miyauchi;K. Morooka;Hajime H.;H. Einaga;T. Tanigaki;H. Shinada;Y. Murakami
通讯作者：
Y. Murakami

Toward high-precision analysis using electron holography

利用电子全息术进行高精度分析