XAFS測定によるArイオン照射グラッシーカーボンを担体としたPtナノ微粒子の局所構造解析

Local structure analysis of Pt nanoparticles on Ar-ion-irradiated glassy carbon substrate by XAFS measurements

木全 哲也*; 八巻 徹也; 山本 春也; 箱田 照幸; 松村 大樹   ; 下山 巖   ; 岩瀬 彰宏*; 藤村 勇貴*; 小林 知洋*; 寺井 隆幸*

Kimata, Tetsuya*; Yamaki, Tetsuya; Yamamoto, Shunya; Hakoda, Teruyuki; Matsumura, Daiju; Shimoyama, Iwao; Iwase, Akihiro*; Fujimura, Yuki*; Kobayashi, Tomohiro*; Terai, Takayuki*

固体高分子形燃料電池の正極触媒として、高い酸素還元反応(ORR)活性や耐久性を持つPtナノ微粒子の研究が盛んである。我々はこれまでに、Arイオン照射グラッシーカーボン(GC)を担体としたPtナノ微粒子が高いORR活性を示すことを見出している。そこで本研究では、Pt-C相互作用を含むPt/GC界面がORR活性の向上に寄与すると考え、その局所構造をXAFS測定によって解析した。Pt M及びL吸収端の立ち上がりピークの高さが低下したことから、Pt-C相互作用はPtの5d軌道空孔を減少させることでPtに対する酸素吸着を抑制していることが明らかになった。

Carbon-supported platinum (Pt) nanoparticles have been studied intensively for applications to oxygen reduction reaction (ORR) catalysts in polymer electrolyte fuel cells. The Pt nanoparticles on the Ar-ion-irradiated glassy carbon (GC) substrate were previously found to improve ORR activity. We analyzed here the local structure by XAFS measurements to clarify the mechanism of the Pt-C bonding at the Pt/GC interface, which could contribute to the observed high ORR activity. A decrease in the white-line intensity at Pt M and L edges suggests the reduction of the vacancy in the Pt 5d orbital, thereby leading to the interfacial structure with suppressed oxygen adsorbability.