無電解めっき法を用いたアンモニア分解用金属微粒子触媒のナノプロセッシング

化学镀法纳米加工氨分解金属颗粒催化剂

基本信息

批准号：
22K14495
负责人：
大藏要
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

活性な金属微粒子を酸化物等に担持した金属担持触媒はエネルギー変換技術におけるキーマテリアルである。触媒金属には高活性な貴金属が多用されているが、希少性の観点より卑金属への代替が期待される。卑金属を用いた触媒の高性能化には、担持金属粒子の合金化による電子状態制御、または微細化・高分散化による活性場面積の増加が求められるが、従来の触媒調製法ではそれらを達成することが困難である。本研究では、卑金属合金粒子の形成を精密に制御した金属担持触媒の新規調製法として、無電解めっき法によるナノスケール金属形成プロセスの適用を検討する。具体的には、めっき金属粒子の組成・粒径・分布を制御する因子の解明、めっき金属の電子状態・結晶構造と触媒作用の相関性の解明、性能向上に向けた金属微粒子の析出状態の最適化について検討し、得られた触媒を、水素製造（アンモニア分解）用触媒として評価することで、その実用可能性を検証する。本年度は、めっき金属にNiを、担体に種々の金属酸化物を選択し、金属Ni粒子の分散状態に寄与する因子を解明するため、めっき金属の析出起点であるPd核の形成過程に着目した。担体をPd溶液中に分散させ、Pd核を担体表面に形成する際、その浴組成を溶存イオン種が安定に存在できる領域に保持することで、核の表面密度を一定程度調節可能であることを確認した。適切な浴組成を選択し、核の表面密度を変化（＝金属析出サイト数を変化）させることで、各々のサイトにおける粒成長速度も変化するため、粒径の異なる金属Ni粒子を比較的均一に分散析出できることを電子顕微鏡による形態観察で確認した。一方、調製した触媒を用い、高温環境下でアンモニア分解活性試験を行ったところ、析出粒子の分散状態が必ずしも性能と相関しないことが明らかとなった。

活性金属颗粒负责氧化物的金属催化剂是能量转化技术中的关键材料。高活性的贵金属经常用于催化剂金属，但从稀有的角度来看，有望成为偷偷摸摸的金属的替代品。需要使用金属提高催化剂的性能来通过分配载有金属颗粒来增加电子状态控制，或者由于微型化和高尺寸而导致的活性场面积增加，但常规的催化剂制备方法可以实现它们。这很难做。在这项研究中，通过电解镀层方法应用纳米级金属形成过程被认为是一种新的金属 - 中催化剂，可以精确控制金属合金颗粒的形成。具体而言，阐明了镀金金属颗粒的组成，粒度和分布，镀金金属的电子状态 /晶体结构，催化作用的相关性以及金属细颗粒的分析以改善性能，并通过评估获得的催化剂作为氢生产的催化剂（氨分解）来验证实际潜力。今年，我们专注于PD核武器的形成，该核武器是一种镀金金属，以阐明通过选择用于镀金金属和各种金属氧化物的Ni的分布状态的因素。当载体分布到PD溶液中并在润滑表面形成PD核时，可以通过在溶解离子物种可以稳定存在的区域中保留沐浴成分来调节核表面密度。通过选择适当的浴室组件并改变核的表面密度（=更改金属特异性位点的数量），由于每个位点上的粒状长度速度都会变化，因此具有不同部分直径的金属Ni颗粒相对均匀在使用电子显微镜的形式观察中，可以减去色散。另一方面，使用制备的催化剂在高温度的环境中进行了氨分解活性测试，并且发现降水颗粒的分散状态不一定与性能相关。