イオン注入法による燃料電池用白金ナノ粒子触媒の作製

Preparation of platinum nanoparticle catalysts by ion implantation for fuel cell applications

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、イオン注入法を用いて白金(Pt)ナノ粒子を作製し、その燃料電池カソード触媒としての特性を評価した。試料の作製は、(1)グラッシーカーボン(GC)基板へ100keV Ptを1.510 ions/cm照射、(2)水酸化ナトリウム水溶液中での陽極酸化により表層GCのエッチング、(3)窒素雰囲気中で400C、1時間の熱処理により粒子の析出、の順で行った。得られたナノ粒子はPt蒸着膜と比較して、活性化支配電流が高かったことから、高い酸素還元活性を有することがわかった。Pt4f X線光電子分光スペクトルでは、ナノ粒子とGCの界面においてPt-C結合の形成が示唆され、これによるPt dバンドの電子状態変化が触媒活性向上の原因であると考えられる。

Platinum nanoparticle catalysts for fuel cell applications were prepared by ion implantation in a glassy carbon substrate followed by electrochemical etching and thermal treatment. Interestingly, they had a strong interaction with the substrate via platinum-carbon bonds, probably thereby achieving high catalytic activity for the oxygen reduction reaction.