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低エネルギー電子線を用いた白金ナノ粒子膜の生成

Production of nano-sized platinum-particle films using low energy electron beams

箱田 照幸; 山本 春也; 下山 巖   ; 吉川 正人; 有谷 博文*

Hakoda, Teruyuki; Yamamoto, Shunya; Shimoyama, Iwao; Yoshikawa, Masahito; Aritani, Hirofumi*

放射線還元法は水中の貴金属イオンを還元析出させて微粒子を作製できる方法である。我々は、これまでに試みられたことのなかった低エネルギー電子線を用いて、エタノールを含む水中の貴金属イオンの放射線還元を試行したところ、その水溶液表面に貴金属微粒子からなる薄膜が形成されることを初めて見いだした。本研究では、この薄膜の原子組成,生成量,化学組成をラザフォード後方散乱法で、その構造を電子顕微鏡により調べ、薄膜の形成条件,原子組成や構造の解明を目指した。1mmol/Lの塩化白金酸イオンとOHラジカル捕捉剤である0.5-20v%のエタノールを含む水溶液に、電子の水中飛程が20$$mu$$mの低エネルギー電子線を2kGy照射して得た薄膜を調べた結果、薄膜形成には低濃度エタノールが不可欠であった。また、得られた薄膜が2-5nmの金属Pt粒子が互いに接合して連なった網目状構造物であることが初めてわかった。このことから、低エネルギー電子線による放射線還元法が、蒸着法でしか形成できなかった薄膜状貴金属の新規作製法となる可能性があることがわかった。

Water solution containing 1 mmol/L PtCl$$_{4}$$$$^{2-}$$ ions and 0.5-20v% ethanol was irradiated with low energy electron beams. Production of thin films were observed on the surface of the irradiated solution. Rutherford backscattering spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy demonstrated that the thin films consisted of metal platinum and their production was accelerated at lower ethanol concentrations. Transmission electron microscope observation suggested that Pt particles with sizes of 2-5 nm are produced through reduction of PtCl$$_{4}$$$$^{2-}$$ ions at the surface of the solution. These Pt particles coagulated each other to form the films.

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