Application of Ultra Highly Sensitive PTRF-XAFS to Pt Alloy Nanoparticle Fuel Cell Catalysts

超高灵敏度PTRF-XAFS在铂合金纳米颗粒燃料电池催化剂中的应用

基本信息

批准号：
20H00367
负责人：
朝倉清高
金额：
$ 28.79万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

燃料電池白金触媒を合金化すると高活性化する。本研究では、この高活性化の要因が、電荷移動がおき、電子密度が変化するためなのか，構造が変化し、状態密度が変化するためなのかをしらべる。そこで単結晶基板上にPdを1層から複数層載せ、その上のPtの結合距離と活性の関係を調べて、上記の学問的問いの回答を得る。本年、いくつかの成果を得た。Pd1，2，4層をAu（111）につけたPd薄層のPd-Pdの結合距離を観測した。その結果、Pdを1層アンダーポテンシャル電着法で載せた時はPd-Pdの結合距離はAu－Auの結合距離と等しく、2.88Åという結果を得た。これは、PdがAuの表面上にエピタキシャルに成長していることを示している。これまでのXRDやSTMの結果を再現することができた。一方、2-4層のPdを電位と電荷量をコントロールして慎重に載せたところ、AFM（原子間力顕微鏡）で平らなPd薄膜ができることを観測した。さらに偏光全反射蛍光XAFS（PTRF-XAFS)法でその結合距離をしらべた。2層載せた時はAuバルクとPdnバルクの結合距離の丁度中間の結合距離（2.82Å）を観測し、4層では、Pd-Pdのそれと等しいものを観測した。この結果から、層数によりPd-Pdの結合距離をコントロールできることがわかった。現在Ptの薄層を付けることができるか検討している。またこれまで開発したサラーサーチおよびマイクロリバースモンテカルロ法を開発し、WO3の光励起過程の解析等に適用した。また３Dプリンターを使って蛍光測定システムの構築により高感度化に成功した。

在燃料电池中合金化铂催化剂使其具有高活性。在这项研究中，我们将研究这种高活化的原因是由于电荷转移和电子密度的变化，还是结构的变化和态密度的变化。因此，我们将在单晶衬底上放置一层或多层Pd，并研究该层上Pt的键距与活性之间的关系，以获得上述学术问题的答案。今年，我们取得了一些成果。我们观察了薄 Pd 层中的 Pd-Pd 键距，其中 Pd1、2 和 4 层附着在 Au(111) 上。结果表明，当通过单层欠电势电沉积沉积 Pd 时，Pd-Pd 键距等于 Au-Au 键距，均为 2.88 Å。这表明Pd在Au表面外延生长。我们能够重现之前的 XRD 和 STM 结果。另一方面，当通过控制电位和电荷量小心放置2-4层Pd时，他们使用原子力显微镜（AFM）观察到形成了平坦的Pd薄膜。此外，我们使用偏振全反射荧光 XAFS（PTRF-XAFS）研究了键合距离。当放置两层时，观察到键距（2.82 Å），正好是 Au 块体和 Pdn 块体之间键距的中间，并且当放置四层时，键距等于 Pd-Pd 的键距观察到。该结果表明Pd-Pd键距可以通过层数来控制。我们目前正在研究是否可以添加一层薄薄的铂。我们还开发了我们开发的Saller搜索和微逆蒙特卡罗方法，并将其应用于WO3的光激发过程的分析。他们还通过使用 3D 打印机构建荧光测量系统，成功提高了灵敏度。