Nanoscale Element Replacement Science: Structural Transformation of Nanocrystalline Phases and Development of Novel Functions

纳米级元素替代科学：纳米晶相的结构转变和新功能的开发

基本信息

批准号：
19H05634
负责人：
寺西利治
金额：
$ 129.04万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、理論・実験両面から貴金属の性能を凌駕する一連の新奇ナノ粒子群を創製する。すなわち、①低周期dブロック金属ナノ粒子へのpブロック元素の導入やガルバニック置換による合金化により電子構造を大きく変調し、貴金属ナノ粒子の物性・触媒特性を凌駕する新金属相ナノ粒子群を創製する。②低周期dブロック金属からなる半導体ナノ粒子のイオン交換により、結晶構造・電子構造を変調し、貴金属ナノ粒子では困難な全近赤外光エネルギー変換ヘテロ構造ナノ粒子群を創製する。貴金属の合金化の新奇手法として、本年度は新たにPd-Sナノ粒子を出発物質とした合金手法の開発に取り組み、Pd-Sナノ粒子からもPd-Pナノ粒子と同様の置換反応が進行することが分かった。また、昨年度発見したZ3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の新規物性開拓を行った。等方性L12-(Fe,In)Pd3ナノ粒子と異方性Z3-Fe(Pd,In)3ナノ粒子の磁気特性を評価したところ、L12構造と比較し異方性Z3構造では保磁力が約15倍増加しており、構造特異物性の発現が実証された。さらに、AlドープSrTiO3の水素生成助触媒としてPtナノ粒子の一部をRuに置換したPtRu合金ナノ粒子とすると、solar-to-hydogen変換効率0.45%が達成され、Rhを用いない助触媒として最高値を示した。一方、昨年度Cu2-xSナノ粒子を用いた一連のカチオン交換反応において、「反応前後で結晶系が維持される」という従来の常識を覆す新たな発見があり、詳細な実験・理論計算の結果、六角柱型の六方晶系CoSは底面よりも側面の表面エネルギーが大きく、高さが大きくなると側面の広い露出を避けようとして安定な立方晶系Co9S8へ構造変化することが示唆された。Co2+以外の陽イオンでは異なる傾向が見られ、物質固有の構造安定性がこの現象に重要な役割をもつことも分かった。

在这项研究中，我们将创建一系列新型的纳米颗粒，在理论和实验方面都优于贵金属的性能。换句话说，1）通过将P块元件引入低周期D块金属纳米颗粒并通过电替换合金来极大地调节电子结构，从而创建了超过物理性质和催化性能的新型金属相位纳米颗粒。 2）晶体结构和电子结构是通过由低周期D-Block金属制成的半导体纳米颗粒的离子交换来调节的，从而形成了一组异质结构的纳米颗粒，这些纳米颗粒很难与贵金属纳米颗粒一起使用。作为合金贵金属合金的一种新方法，今年我们一直在努力使用PD-S纳米颗粒作为起始材料开发一种新的合金方法，并且发现与PD-P纳米颗粒相同的替代反应从PD-S纳米颗粒中发展。此外，我们开发了去年发现的Z3-FE（PD，IN）3纳米颗粒的新物理特性。当评估了各向同性L12-（Fe，In）Pd3纳米颗粒和各向异性Z3-FE（PD，IN）3纳米颗粒的磁性特性时，与L12结构相比，各向异性Z3结构的强制性增加了约15倍，表示结构特异性的表现。此外，当Ptru合金纳米颗粒被RU代替为Al掺杂的SRTIO3的氢生成cocatalysts时，可实现0.45％的太阳能到氢转化效率，并作为不使用RH的Cocatalyst实现了最高值。另一方面，在一系列阳离子的交换中，去年使用Cu2-XS纳米颗粒进行了反应，这一新发现推翻了传统的智慧，即“在反应前后和反应后保持晶体系统是在反应之前和之后保持晶体系统的”，并且详细的实验和理论计算表明，六边形的Prism-type型六角形的表面能够在侧面变化，而在距离上的表面能量更大，并且在表面上的表面变化较大，并且在表面上会增加，并且在高度上增加了高度，并且在效果上增加了高度，并且在效果上增加了高度，并且是在较大的情况下，并且在效果上增加了。 CO9S8试图避免侧面表面的广泛暴露。除了二氧化碳+以外的阳离子外，观察到不同的趋势，还发现特定于材料的结构稳定性在这种现象中起着重要作用。

项目成果

期刊论文数量（23）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nanoscale Element Replacement Science: Structural Transformation of Nanocrystalline Phases and Development of Novel Functions

纳米级元素替代科学：纳米晶相的结构转变和新功能的开发

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Shimanoe;S. Endo;T. Matsuyama;K. Wada and K. Okamoto;Toshiharu Teranishi
通讯作者：
Toshiharu Teranishi

ナノ元素置換科学：未踏構造ナノ粒子の合成と構造特異機能

纳米元素替代科学：具有未探索的结构和结构特定功能的纳米颗粒的合成

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuta Imade;Vitalyi E. Gusev;Osamu Matsuda;Motonobu Tomoda;Paul H. Otsuka;and Oliver B. Wright;寺西利治
通讯作者：
寺西利治

Transformations of Ionic Nanocrystals via Ion Exchange Reactions

通过离子交换反应进行离子纳米晶体的转化

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
1.S. Kim;H. Mizuno;M. Saruyama;M. Sakamoto;M. Haruta;H. Kurata;T. Yamada;K. Domen;and T. Teranishi;Toshiharu Teranishi
通讯作者：
Toshiharu Teranishi

Teranishi Laboratory

寺西研究所