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電子線及び$$gamma$$線を利用してセリア薄膜上に析出させた白金ナノ粒子

Precipitation of Pt nanoparticles on CeO$$_{2}$$ films using electron beams and $$gamma$$-rays

山本 春也; 杉本 雅樹; 宮下 敦巳; 箱田 照幸; 八巻 徹也; 森 利之*

Yamamoto, Shunya; Sugimoto, Masaki; Miyashita, Atsumi; Hakoda, Teruyuki; Yamaki, Tetsuya; Mori, Toshiyuki*

酸化セリウム(セリア)に担持させた白金(Pt-CeO$$_{x}$$)は、Pt単独よりも高い酸素還元活性を示すことから、固体高分子形燃料電池におけるカソード触媒として有望視されている。Pt-CeO$$_{x}$$の酸素還元活性を十分に引き出すためには、Ptナノ粒子をセリア表面に均一分散させる必要がある。本研究では、電子線及び$$gamma$$線を用いた放射線還元法によりCeO$$_{2}$$膜上にPt粒子を形成し、その形態、析出量、化学結合状態について、走査型電子顕微鏡、ラザフォード後方散乱法、X線光電子分光法などにより調べた。実験では、スパッタリング法により石英基板上に蒸着したCeO$$_{2}$$膜をエタノール添加の塩化白金酸水溶液に浸漬し、そこへ2MeV電子線あるいは$$^{60}$$Co$$gamma$$線を最高で50kGy照射した。その結果、直径数十ナノメータのPt粒子がCeO$$_{2}$$膜上に一様に析出し、界面ではCeO$$_{2}$$の酸素欠損を介して化学結合を形成していることが示唆された。

Platinum modified with cerium oxide (Pt-CeO$$_{x}$$) is considered as promising cathode materials for use in polymer membrane electrolyte fuel cells. A key process to make this active is formation of highly dispersed Pt nanoparticles on a CeO$$_{2}$$ surface. Therefore, there is a strong motivation for us to use this radiation technique for precipitation of the Pt nanoparticles on CeO$$_{2}$$ films, which would be expected to be a model electrocatalyst of Pt-CeO$$_{x}$$. We deposited the CeO$$_{2}$$ films on a SiO$$_{2}$$ substrate by magnetron sputtering. The CeO$$_{2}$$ films in an aqueous solution containing H$$_{2}$$PtCl$$_{6}$$ and C$$_{2}$$H$$_{5}$$OH were irradiated with 2 MeV electron beams and $$^{60}$$Co $$gamma$$-rays at 50 kGy at maximum. The detailed analysis revealed homogeneous precipitation of metallic Pt by the irradiation with both the radiations, suggesting high applicability of the radiation-induced precipitation method to the preparation of the model Pt-CeO$$_{x}$$ electrocatalysts.

使用言語

 :

Japanese

掲載資料名

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巻

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号

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ページ数

 :

発行年月

 :

発表会議名

 :

第25回日本MRS年次大会

開催年月

 :

2015/12

開催都市

 :

横浜

開催国

 :

日本

キーワード

 :

白金; セリア; 放射線還元法

特許データ

 :

PDF

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論文URL

 :

研究データの公開先DOI

 :

使用施設

 :

TIARA(イオン照射研究施設);コバルト60照射施設;1号加速器

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

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受委託・共同研究相手機関

 :

物質・材料研究機構

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