イオンビームによる燃料電池用Ptナノ微粒子触媒の高性能化; グラッシーカーボン基板へのArイオン照射が及ぼす影響

Improvement of Pt nanoparticle catalysts for fuel cell applications by ion irradiation; Influence of glassy carbon substrate irradiated with Ar ions

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

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

イオン注入法で作製したグラッシーカーボン(GC)担持Ptナノ微粒子において、注入と同時にGC基板に導入された格子欠陥が酸素還元触媒としての活性と耐久性を向上させる。そこで本研究では、Arイオン照射によって予め欠陥を導入したGC基板にPtナノ微粒子をスパッタ蒸着し、触媒特性と電子構造の観点から基板照射がPtナノ微粒子に及ぼす影響を調べた。その結果、GC基板へのArイオン照射は、その上に蒸着したPtナノ微粒子の酸素還元活性を向上させるとともに、微粒子との界面におけるPt-C結合の形成を促進することが分かった。

Platinum (Pt) nanoparticles prepared by ion implantation in a glassy carbon (GC) substrate exhibited high activity and durability as oxygen reduction reaction (ORR) catalyst. This result would originate from chemical and electronic interaction between the Pt atoms at the particle surface and the lattice defects in the GC substrate introduced by the ion implantation. In this study, therefore, we sputtered Pt nanoparticles on the Ar-ion-irradiated GC substrate and then investigated their catalytic activity and electronic structure in terms of the effects of the irradiation defects in the substrate. The Ar-ion irradiation of the GC substrate was found to improve the ORR activity in an acid solution and to promote the formation of the Pt-C bonding at the interface.