電子線還元法による白金ナノ粒子膜の作製および触媒性能

Catalytic property of platinum nanoparticle films using electron beam induced reduction method

菅原 利史*; 有谷 博文*; 箱田 照幸; 吉川 正人

Sugawara, Toshifumi*; Aritani, Hirofumi*; Hakoda, Teruyuki; Yoshikawa, Masahito

300keV以下の低エネルギー電子線は水中での電子の飛程小さく、その領域内に高線量率でエネルギーを付与できる。この特徴を放射線還元法で活かすことにより水溶液表面に貴金属ナノ粒子膜を生成できる可能性がある。そこで、本研究では、塩化白金酸(IV)イオンと還元促進剤であるエタノールを含む水溶液に、加速エネルギーが数十keVの低エネルギー電子線を照射して、白金ナノ粒子膜の生成を試みるとともに、生成した膜の構造や化学組成や触媒性能の有無を調べた。その結果、エタノール濃度が0.5%程度の低い場合では、電子線照射により水容器表面に平均粒径が2-5nmの粒子が互いに接合した構造の膜が生成した。エタノール濃度の増加に伴い、白金粒子が凝集・粗大化すると同時に水溶液中に分散し、貴金属ナノ粒子膜の生成が抑制された。水溶液表面に生成した白金ナノ粒子膜の燃料電池触媒性能を調べた結果、酸素還元能を有していることを確認し、数十keVの電子線還元法を用いた触媒層の新たな作製法としての可能性を見出した。

We observed that platinum nanoparticles films were produced on the surface of a solution containing 1 mmol/L PtCl ions and 0.5-20v% ethanol by irradiating with a few tens keV electron beams (EB). The platinum films, deposited to grassy substrates, showed the fuel-cell catalytic activity. The Pt nanoparticle films prepared using a few tens keV EB induced reduction method were observed to have catalytic activity.