高密度に水素を吸蔵する合金ナノ粒子の創製

创建高密度吸收氢的合金纳米颗粒

基本信息

批准号：
17750056
负责人：
山内美穂
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

金属の原子間に存在する小さな"隙間"空間は金属-水素の化学的な相互作用によって水素原子のポテンシャルを大きく減少させるため、大きなエネルギーを有する水素を常温常圧で貯蔵することが可能である。金属は直径数十nmのナノ粒子になるとバルクにはない特異な性質を示すことが知られている。金属ナノ粒子に水素圧力を印加すると、バルクでは高温あるいは高水素圧力下でしか観測されない構造がナノ粒子では出現し、水素吸蔵能が変化する可能性がある。申請者らは高密度水素吸蔵特性の発現を目指して、Pdをコア、PtをシェルとするPd/Ptコア・シェル型ナノ粒子の水素吸蔵特性に関する研究を行ってきた。その結果、Pd/Ptコア・シェル型ナノ粒子はコアのPdナノ粒子よりも多量に水素吸蔵することが明らかとなった。本年度は、Pd/Ptコア・シェル型ナノ粒子の水素圧力下in situ粉末X線回折測定を行い、Pd/Ptナノ粒子の構造変化過程からその水素吸蔵メカニズムを解明することを目的とした。作製したPd/Ptナノ粒子のTEM写真からコア部分のPdナノ粒子に1,2および4原子層程度のPtシェルに被覆されたPd/Ptナノ粒子が得られたことがわかった。1層の試料について、水素加圧下におけるin situ実験を行った。303Kの定温で水素の一気圧までの加圧および減圧の過程では、回折パターンにはほとんど変化が観られなかった。一方、373Kに昇温して水素の加減圧すると、コア部に用いたPdナノ粒子とは異なる回折パターンが得られ、Ptが1層のみのコア・シェル型ナノ粒子において、水素に誘起されるPd/Ptナノ粒子特有の構造の変化が生じることが確認された。Pd/Ptナノ粒子の水素吸蔵特性の変化はこのような構造変化と関係があり、Pdナノ粒子の水素に対する親和性はPtシェルにより大きく変化すると考えられる。

金属原子之间存在的小“间隙”空间可以通过金属 - 水的化学相互作用大大降低了氢原子的潜力，从而使在室温和正常压力下用大能量存储大能量。众所周知，当直径为几十nm的纳米颗粒时，金属表现出独特的特性。当将氢压施加到金属纳米颗粒上时，仅在高温下观察到的结构或高氢压出现在纳米颗粒中，这可以改变氢的储能。申请人一直在研究以PD/PT核壳纳米颗粒作为核心和PT作为壳的氢储存特性，目的是实现高密度的氢存储特性。结果，发现PD/PT核 - 壳纳米颗粒比核心中的PD纳米颗粒吸收氢。今年，目的是在氢压下对PD/PT核壳纳米颗粒进行原位粉末X射线衍射测量，并从PD/PT纳米颗粒的结构变化过程中阐明氢积累机制。发现PD/PT纳米颗粒在核心的PD纳米颗粒上涂有大约1、2和4原子层的Pt壳。一层样品在氢压下进行原位实验。在压力和降压过程中，在303K的恒定温度对一个ATM的氢气中，衍射模式几乎没有观察到的变化很少。另一方面，当温度升高至373K并将氢调节至压力时，获得了与核心部分中使用的衍射图，并确认氢诱导的结构的变化是PD/PT纳米粒子在核心壳纳米粒子中仅发生PT的核心壳纳米颗粒所特有的。 PD/PT纳米颗粒的氢存储特性的变化与这种结构变化有关，人们认为PD纳米颗粒对氢的亲和力随PT壳的变化很大。