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In Situ Time-Resolved XAFS Studies on Laser-induced Particle Formation of Palladium Metal in an Aqueous/EtOH solution

水・エタノール混合溶液中におけるパラジウムイオンのレーザー誘起微粒子化反応のその場時間分解XAFS研究

佐伯 盛久*; 松村 大樹; 蓬田 匠; 田口 富嗣*; 辻 卓也; 齋藤 寛之*; 大場 弘則*

Saeki, Morihisa*; Matsumura, Daiju; Yomogida, Takumi; Taguchi, Tomitsugu*; Tsuji, Takuya; Saito, Hiroyuki*; Oba, Hironori*

PdCl$$_{4}$$$$^{2-}$$水溶液にパルスレーザーを照射した際の、パラジウム(Pd)微粒子の形成反応メカニズムを透過型電子顕微鏡(TEM)、およびエネルギー分散型X線吸収分光法(DXAFS)を用いて調べた。266 nmの波長のナノ秒レーザー照射により形成されたPd微粒子をTEMにより観測した結果、微粒子径が照射レーザーのフルエンスに依存し、高フルエンスのレーザー照射が微粒子形成を促進することを明らかにした。DXAFSの結果よりPd$$^{2+}$$の濃度を算出し、Finke-Watzkyの二段階反応に基づいた解析を行った。その結果、照射するレーザーのフォトンは、1光子過程のPdCl$$_{4}$$$$^{2-}$$の還元と、多光子過程のPd微粒子の自己触媒的な成長に寄与することを見出した。

Reaction kinetics of laser-induced particle formation in an aqueous solution of PdCl$$_{4}$$$$^{2-}$$ was investigated by transmission electron microscope (TEM) and dispersive X-ray absorption fine structure (DXAFS). The Pd particle was generated by irradiation of nanosecond pulsed 266-nm laser. The TEM observation showed dependence of the particle size on the laser fluence and promotion of the particle growth by irradiation of high-fluence laser. The DXAFS data give us the Pd$$^{2+}$$ concentration. Temporal changes of the Pd$$^{2+}$$ concentration analyzed based on Finke-Watzky two step mechanism. The analysis elucidates that the laser photon contributes to the reduction of the PdCl$$_{4}$$$$^{2-}$$ ion by the one-photon process and to the autocatalytic growth of the Pd particles by the multi-photon process.

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