【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.18】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KU0021
利用課題名 / Title
固溶金属ナノ粒子の原子レベルでの固溶化確認
利用した実施機関 / Support Institute
九州大学 / Kyushu Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
金属固溶体ナノ粒子、STEM観察、PtCo NPs,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
桑本 航
所属名 / Affiliation
日本曹達株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
小林 大哉
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
前野 宏志,鳥山 誉亮
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KU-004：広電圧超高感度原子分解能電子顕微鏡
KU-018：イオンビーム・電子ビーム複合型精密加工分析装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
合金ナノ粒子は、単金属と異なる電子状態や性質を示すことから、触媒活性の向上や新規機能の発現が期待できる。実際、白金とコバルトからなる固溶合金ナノ粒子PtCo NPsは、燃料電池の酸素還元反応 (ORR) の電極触媒として優れた性質を有することが報告されている1)。本研究では、合成したPtCo NPsのキャラクタリゼーションのため、九州大学超顕微解析研究センターが所有する電子顕微鏡を用いて、ナノ粒子の固溶状態及び形状を観察・分析した。
実験 / Experimental
広電圧超高感度原子分解能電子顕微鏡（JEM-ARM200CF）を用い、加速電圧120 kVにて高分解能STEM観察、STEM-EDXマッピングおよびライン分析を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
STEM-EDXマッピング (Figure
1) およびライン分析 (Figure
2) の結果、各粒子において白金とコバルトが原子レベルで固溶していることを確認した。粒子径は約5-10 nm程度の分布を示し、ライン分析により粒子中のPt:Co原子組成比は合成時の仕込み通り1:1で構成されていることが明らかとなった。
今後の展開（Future Prospects）
当該装置は、ナノ粒子の形状や組成を正確に把握する上で必要不可欠な分析ツールである。今後は、粒子の形状・組成・構造と機能との相関を明らかにし、データサイエンスを活用したハイスループットな材料開発進めていく。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. HAADF-STEM image of PtCo NPs, Pt-M and Co-K STEM-EDX maps, and reconstructed overlay image of the maps (red, Pt; pink, Co).
Figure 2. Compositional line profiles of Pt (red) and Co (pink) recorded along the arrow shown in the STEM image.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献：1) Xu, W.-C.; Zhang, Z.-M.; Yang, C.-H.; Zhao, K.-M.;
Wang, Y.; Tian, N.; Zhou, Z.-Y.; Sun, S.-G. Electrochem
commun. 2023, 152, 107516.
本研究（の一部）は、文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ事業課題として九州大学超顕微解析研究センターの支援を受けて実施されました。透過電子顕微鏡解析において、九州大学の山本知一 助教、鳥山誉亮 学術研究員、前野宏志技術職員にお世話になり深く感謝いたします。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件