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。

下面列出了2022财政年度的研究项目和结果。（1）在气体气氛中构建电子束全息图收集技术：根据上一年的结果，我们开始收集与支持的催化剂样品的电子束全息相关的数据。通过研究人员Matsuda的合作，研究人员使用环境电子显微镜采集了有关基于催化剂的样品的图像数据。在环境电子显微镜的情况下，可以将100 pA的气体作为压力引入设备中。但是，入射电子与引入气体（电子束散射现象）之间的相互作用降低了图像数据的图像质量，并且已经发现，要获得具有原子分辨率的高分辨率图像数据，必须保持气体压力略低。该验证的结果将反映在2023年的研究主题中，我们将继续对电子束全息图进行高精度分析。（2）使用信息科学方法建立信号提取方法：使用小波隐藏的马尔可夫模型去除全息图噪声，该模型已从上一年开始，已扩展到对低辐照条件下收集的数据的分析或短期暴露时间。结果，与常规方法相比，可以改善与受支持的催化剂系统样品相关的相分析的准确性，以及在氧化物上支撑的金属纳米颗粒的电荷量，并且可以通过高准确性和准确性确定充电的迹象（可以区分正电荷和负电荷）。（3）电化极化与纳米颗粒结构之间的空间分布之间的相关分析：基于（2）中描述的小波隐藏的马尔可夫模型的分析被应用于从PT-TIO2催化剂样品中获得的电子束全息图的分析。结果，发现根据几个因素，例如与载体的晶体取向关系，可以积极或负电荷的PT纳米颗粒具有积极或负电荷。这些技术和结果与使用光电子光谱法检查平均信息的方法互补，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实验所特有的结果。

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