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イオンビームによる炭素担体の格子欠陥を利用したPtナノ微粒子触媒の作製,1; 酸素還元活性

Preparation of platinum nanoparticle catalysts using ion-beam-induced lattice defects in carbon supports, 1; Oxygen reduction reaction activity

垣谷 健太*; 木全 哲也*; 八巻 徹也; 山本 春也; 寺井 隆幸*; 小林 知洋*

Kakitani, Kenta*; Kimata, Tetsuya*; Yamaki, Tetsuya; Yamamoto, Shunya; Terai, Takayuki*; Kobayashi, Tomohiro*

固体高分子形燃料電池におけるカソードの酸素還元触媒として、高い酸素還元反応(ORR)活性を有するPtナノ微粒子が求められている。本研究では、グラッシーカーボン(GC)担体へのイオン照射効果によってPtナノ微粒子の電子状態を改質し、それがORR活性に及ぼす影響を検討した。実験では、GC基板に380keV Ar$$^+$$を1.0$$times$$10$$^{16}$$ ions/cm$$^2$$のフルエンスで照射した後、粒径5 nm程度のPtナノ微粒子をスパッタ蒸着し、そのORR活性を回転ディスク電極法で調べた。その結果、ターフェルプロットにおいて、イオン照射GC基板上のPtナノ微粒子の方が未照射の場合に比べて約2.5倍高い活性化支配電流密度を示した。このORR活性の向上は、Pt/GC界面のPt-C結合の形成に起因することが示唆された。

Platinum (Pt) nanoparticles with high oxygen reduction reaction (ORR) activity have been required for applications to polymer electrolyte fuel cells. We prepared the Pt nanoparticles on a glassy carbon (GC) substrate irradiated with 380 keV Ar$$^+$$ to tune the electronic structure of Pt nanoparticles and enhance the ORR activity. Rotating disk electrode measurements demonstrated that the Pt nanoparticles exhibited 2.5 times higher current density on the irradiated GC substrate than on the non-irradiated one. This improvement of the activity could be attributed to the formation of Pt-C bonding at the Pt/GC interface.

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