【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24HK0065

利用課題名 / Title

原子分解能電子顕微鏡を用いた担持触媒の活性構造の観察

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido 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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope,ナノシート/ Nanosheet

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)

石田 玉青

所属名 / Affiliation

東京都立大学　大学院都市環境科学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

村山　徹

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

坂口　紀史

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,共同研究/Joint Research

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

HK-101：ダブル球面収差補正走査透過型電子顕微鏡
HK-102：電界放射型分析電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

酸化物担持金、白金ナノ粒子・クラスター触媒は、水素ガス中の微量一酸化炭素(CO)を選択酸化除去するPROX反応に対して高い触媒活性を発現する触媒として期待されており、盛んに研究されている。しかし、金触媒では酸素選択率の向上、白金触媒では燃料電池の作動温度での触媒活性の向上が課題である。近年、貴金属ナノ粒子の表面を一部被覆することで、触媒活性が向上する例が報告されていることから、本研究では、酸化物担持金、白金ナノ粒子・クラスター触媒の表面を、層状腹水酸化物(LDH)の単層ナノシートで被覆し、LDHを酸化物に変換することで、薄い酸化物層で被覆した金、白金触媒の開発を行った。

実験 / Experimental

酸化物担持金、白金ナノ粒子・クラスター触媒の表面を、層状腹水酸化物(Co-Al LDH)の単層ナノシートで被覆し、Co-AL LDHをCo-Al複合酸化物に変換することで、薄い酸化物層で被覆した金、白金触媒を調製した。得られた触媒の構造解析を高分解能走査型透過電子顕微鏡で行った。得られた触媒は、固定床流通式反応装置を用いて、水素ガス中の微量一酸化炭素(CO)を選択酸化除去するPROX反応で触媒活性を評価した。COをプローブ分子とする拡散反射赤外分光法(DRIFT)測定でも触媒の構造解析を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

高分解能走査型透過電子顕微鏡観察の結果、金、白金ナノ粒子・クラスター触媒の表面が、薄い酸化物層で均一に被覆されていることを確認した。得られた触媒は、水素ガス中の微量一酸化炭素(CO)を選択酸化除去するPROX反応に対して効果を示し、金触媒では酸素選択率の向上、白金触媒ではCO転化率の向上が見られた。CO-DRIFT測定の結果、被覆触媒では金表面に吸着したCOの吸収ピークが高波数シフトし、金とCo-Al複合酸化物の間で密着した接合界面が形成されていることを確認した。また白金触媒では、被覆触媒の方がより低温でCOが脱着したため、低温での触媒活性が向上したと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

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