革新的水素機能性ナノ材料の創製及び分光学的手法を用いたメカニズムの解明

创新的氢功能纳米材料的创建并利用光谱方法阐明其机制

• 批准号: 15J01605
• 负责人: 出倉 駿
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01605/
• 关键词: パラジウム; 水素吸蔵; ナノ粒子; 固体NMR; 合金; パラジウム; 水素吸蔵; ナノ粒子; 固体NMR; 合金

水素は重要な工業ガスとしてのみならず、環境調和型の理想的なエネルギー源としてますます注目されている。一方、金属ナノ粒子はその比表面積の大きさから、サイズ、形状、表面状態などのバルクには無い自由度を持っており、バルク金属にはない吸蔵サイトを有する他、水素分子が乖離して固体中に侵入し、結晶構造を変化させ特性を向上させるなど、新たな水素機能性材料として多大な注目を集めている。しかし、金属ナノ粒子の新奇な水素機能のメカニズムについては全く明らかになっておらず、最も有名な水素吸蔵金属であるパラジウム(Pd)でさえ不明な点が多い。本研究では、バルク及びナノサイズのPdにおける水素吸蔵メカニズムの解明を基盤とし、表面保護剤によるPdナノ粒子の水素吸蔵特性の制御と、新奇固溶合金ナノ粒子の合成・物性探索を通して、金属ナノ粒子のサイズ・形状・表面状態・組成がもたらす特異な水素吸蔵特性と、その電子状態を詳細に調べ、系統的に理解することを目的としている。これを実現する有力な手法として、水素圧力下in situ固体NMR測定の手法を用いることで、ナノ粒子に吸蔵された水素原子の化学状態や、それを通してナノ粒子自身の電子状態に関する情報が得られると期待される。Pdは水素圧力の上昇とともにα相と呼ばれる水素固溶相からβ相と呼ばれる水素化物相に相転移する一方、先行研究においてPdナノ粒子はサイズの減少とともにα相の水素固溶度が増大することが報告されている。当該年度においては、バルクのパラジウムに固溶した水素がパラジウムと化学結合を形成している一方、その結合様式は局在した共有結合であり、多量に水素を吸蔵したβ相とは全く異なることを見出し、前年度までに報告しているPdナノ粒子の特異な水素吸蔵メカニズムを理解する礎を築いた。

氢气不仅作为重要的工业气体吸引了越来越多的关注，而且还吸引了环境和谐的理想能源。另一方面，金属纳米颗粒具有一定程度的自由度，例如其特定表面积，例如尺寸，形状和表面状态，并且具有散装金属中未发现的储存位点，并且还吸引了新的氢功能材料，例如氢分子的氢能材料（例如氢分子），例如氢分子散发并渗透到固体中，并渗透到固体中，并改善了晶体的结构，并改变了其晶体的性质。然而，金属纳米颗粒的新型氢功能机理根本不清楚，甚至钯（PD）是最著名的氢氢化金属，尚不清楚。这项研究是基于阐明大量和纳米大小的PD中的氢存储机制，并旨在通过控制PD纳米粒子的氢存储特性，使用表面保护剂和物理性质的固体属性和新颖的固体分量，并通过控制PD纳米粒子的氢存储特性，对金属纳米颗粒及其电子状态的独特氢存储特性提供详细的系统理解。实现这一目标的一种有希望的技术是氢压下的原位固态NMR测量，并且可以通过这种方法获得有关纳米颗粒吸收的氢原子的化学状态和纳米颗粒本身的电子状态的信息。虽然随着氢压的上升，从称为α相称为β相的氢相的PD转变为氢化物相，而先前的研究报告说，随着尺寸降低，PD纳米颗粒会增加α-相的氢溶解度。在这个财政年度，虽然溶解在大量钯中的氢与钯形成化学键，但其键合模式是一种局部的共价键，与氢气吸收大量氢的β相完全不同，为理解PD NAnoparticle的独特氢存储机制奠定了基础。