グラッシーカーボンへのタングステンイオン注入による微粒子形成

Nanoparticle formation by tungsten ion implantation in glassy carbon

加藤 翔; 八巻 徹也; 山本 春也; 箱田 照幸; 川口 和弘*; 小林 知洋*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

Kato, Sho; Yamaki, Tetsuya; Yamamoto, Shunya; Hakoda, Teruyuki; Kawaguchi, Kazuhiro*; Kobayashi, Tomohiro*; Suzuki, Akihiro*; Terai, Takayuki*

本研究では、イオンビームによる新たな燃料電池用電極触媒の作製を目的として、グラッシーカーボン(GC)中にタングステン(W)イオンを注入することでタングステンカーバイド(WC)微粒子の調製法を検討した。試料の作製では、TIARAイオン注入装置を使用して、フルエンス2.410 1.810 ions/cmの100keV Wを未研磨のGC基板に注入した。ラザフォード後方散乱分析により深さ1525nmに注入層が分布していることがわかったので、それが表層となるようアルカリ水溶液中で電気化学的にエッチングを施した。X線光電子分光スペクトルにおけるW4fの結合エネルギー(32.1eV)から、期待されたとおりのWC形成が示唆された。断面透過型電子顕微鏡観察を行ったところ直径10nm以下の球状微粒子が確認された。

In this research, we prepared WC nanoparticles by tungsten ion implantation in glassy carbon. The GC plates were implanted with 100-keV tungsten ion at nominal fluences between 2.410 1.810 ions/cm by the Ion Implanter in TIARA. According to the Rutherford backscattering measurements, the implanted tungsten was distributed from 10 to 25 nm under the surface. The implanted samples were electrochemically etched to make the tungsten implanted layer exposed on the surface. The binding energy of W4f obtained by X-ray photoelectron spectroscopy were 32.1 eV, which indicated the formation of WC as expected. The transmission electron microscope observation revealed that nanoparticles formation with diameters of less than 10 nm.