Weakened oxygen adsorbing the Pt-O bond of the Pt catalyst induced by vacancy introduction into carbon support

岡崎 宏之*; 出崎 亮*; 越川 博*; 松村 大樹; 池田 隆司*; 山本 春也*; 八巻 徹也*

Journal of Physical Chemistry C, 127(49), p.23628 - 23633, 2023/12

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c04117

The change in the oxygen adsorption states of Pt nanoparticles by ion irradiation of the carbon support is studied by in situ X-ray absorption spectroscopy measurements. The difference spectra around a Pt L edge due to oxygen adsorption are recorded, and a lowering in the Pt-O antibonding level by the ion irradiation is observed, thus resulting in a weakening of the Pt-O bond. This indicates that the introduction of vacancies in the carbon support would result in weak Pt-O bonds assumable through the stronger Pt-C interaction, which is considered to enhance the oxygen reduction reaction activity of the deposited Pt nanoparticles. Theoretical studies have demonstrated that the vacancies affect Pt through the Pt-C interaction and then result in the weakening of the Pt-O bond.

Analysis of J-HBC stripper foil for the J-PARC RCS

吉本 政弘; 仲野谷 孝充; 山崎 良雄; Saha, P. K.; 金正 倫計; 山本 春也*; 岡崎 宏之*; 田口 富嗣*; 山田 尚人*; 山縣 諒平*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011019_1 - 011019_7, 2021/03

BB2019-1209.pdf:0.86MB

https://doi.org/10.7566/JPSCP.33.011019

荷電変換フォイルを用いたHビーム多重入射方式はMW級の大強度陽子ビームを実現するための重要な技術である。大強度陽子加速器施設(Japan Proton Accelerator Research Complex: J-PARC)3GeVシンクロトロン加速器(Rapid Cycling Synchrotron: RCS)では、高エネルギー加速器研究機構(KEK)で開発され耐ビーム寿命が大幅に更新した、ホウ素添付炭素薄(Hybrid type Boron-doped Carbon: HBC)フォイルを採用している。これまで、RCSの利用運転時に使用しており、大強度ビーム照射に対して優れた長寿命性能を有することを確認した。HBCフォイルの性能評価のために、RCSにおいて長期間照射に対する形状観察や荷電変換効率測定を実施してきた。また量子科学技術研究機構(Quantum and Radiological Science and Technology: QST)高崎量子応用研究所(高崎研)のイオン加速器(Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application: TIARA)においてイオンビーム照射試験を実施し、組成分析や不純物同定などの物性解析や電子顕微鏡によるミクロ観察を行ってきた。その結果、フォイル破損に至るメカニズムとして、照射欠陥による密度変化とピンホールの成長、温度上昇にともなうガス化などが重要な鍵ではないかとの兆候を得た。近年、HBCフォイルの蒸着装置をJAEA東海サイトに移設し、フォイル製作を開始した。(以降のフォイルをJ-HBCフォイルと称する。)J-HBCフォイルの性能評価をこれまで同様にQST高崎研のTIARAで実施してきた。さらに、蒸着パラメータを変えてHBCフォイルの耐ビーム性能について試験を行った。その結果、これまで重要なパラメータと考えられていたカソード・アノード電極の消費比率よりも、ボロンの混入率がより重要なパラメータであることが分かった。

Changes in electronic structure of carbon supports for Pt catalysts induced by vacancy formation due to Ar irradiation

岡崎 宏之*; 垣谷 健太*; 木全 哲也*; 出崎 亮*; 越川 博*; 松村 大樹; 山本 春也*; 八巻 徹也*

Journal of Chemical Physics, 152(12), p.124708_1 - 124708_5, 2020/03

https://doi.org/10.1063/1.5144568

X-ray absorption spectroscopy measurements were performed for the C K-edge of Pt nanoparticles on Ar-irradiated carbon supports in order to elucidate the origin of improved catalyst performance after the introduction of vacancies into the carbon support. We observed a change in the electronic structure at the interface between the Pt nanoparticles and the carbon support after vacancy introduction, which is in good agreement with theoretical results. The results indicated that vacancy introduction resulted in a drastic change in the Pt-C interactions, which likely affected the d-band center of the Pt nanoparticles and led to the enhancement of the oxygen reduction reaction in catalysts.

Magnetoelectric effect driven by magnetic domain modification in LuFeO

神戸 高志*; 深田 幸正*; 狩野 旬*; 永田 知子*; 岡崎 宏之*; 横谷 尚睦*; 脇本 秀一; 加倉井 和久; 池田 直*

Physical Review Letters, 110(11), p.117602_1 - 117602_5, 2013/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.117602

The magnetocapacitance effect was investigated using impedance spectroscopy on single crystals of LuFeO. The intrinsic impedance response could be separated from the interfacial response and showed a clear hysteresis loop below 240 under the magnetic field. The neutron diffraction experiment under the magnetic field proves the origin of the dielectric property related to the motion of the nanosized ferromagnetic domain boundary. These results imply that the modification of the microscopic domain structure is responsible for the magnetoelectric effect in LuFeO.

Development of 28 GHz and 77 GHz 1 MW gyrotron for ECRH of magnetically confined plasma

假家 強*; 南 龍太郎*; 今井 剛*; 坂本 慶司; 久保 伸*; 下妻 隆*; 高橋 裕己*; 伊藤 哲*; 武藤 敬*; 満仲 義加*; et al.

Fusion Science and Technology, 55(2T), p.91 - 94, 2009/02

https://doi.org/10.13182/FST09-2T16

A new 28 GHz 1 MW and a 77 GHz 1 MW gyrotrons are developed for ECRH system of tandem mirror GAMMA10 and Large Helical Device (LHD), respectively. The detail design study of 28 GHz 1 MW gyrotron such as cavity, magnetron injection gun (MIG) has been done. We obtained the oscillation power of 1.37 MW and the oscillation efficiency of 42.7% with the pitch factor of 1.2. Two 77 GHz 1 MW gyrotrons have been fabricated and tested. The maximum output power of 1.1 MW was obtained. The pulse width with 0.46 MW extended to 5s with the short aging time of only 65 hours. A plasma injection for LHD with MOU output of 0.81 MW 3.6s was performed.

放射線治療の高度化のための超並列シミュレーションシステム

斎藤 公明; 齋藤 秀敏*; 国枝 悦夫*; 成田 雄一郎*; 明上山 温*; 藤崎 達也*; 川瀬 貴嗣*; 金子 勝太郎*; 尾嵜 真浩*; Deloar, H. M.*; et al.

情報処理, 48(10), p.1081 - 1088, 2007/10

http://ci.nii.ac.jp/naid/110006423116

科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業CRESTの一環として、外部の大学,医療機関,民間企業とチームを組織し、超並列シミュレーション計算を利用して放射線治療の高度化に貢献するための研究開発を行ってきた。この中で、現在広く行われているX線治療に関して、詳細人体モデルとモンテカルロ計算を利用して高精度線量を短時間に行い、ネットワークを介して医療現場を支援するシステムを開発してきた。さらに、これからの治療として期待される陽子線治療に関して、レーザーにより発生する陽子線を利用して小型で安価な陽子線治療装置を開発するための基礎的な研究を行ってきた。平成14年に開始した本プロジェクトはそれぞれのサブテーマについて成果を挙げ、平成19年度に終了する予定である。これらのプロジェクト研究の全容についてまとめて紹介する。

NUCEF分析業務報告書; 平成10年度

冨樫 喜博; 宮内 正勝; 園部 保; 新妻 泰; 中島 隆幸; 芳賀 孝久*; 田上 隆広; 深谷 洋行; 薗田 暁; 坂爪 克則; et al.

JAERI-Tech 2000-032, p.25 - 0, 2000/03

JAERI-Tech-2000-032.pdf:1.45MB

燃料サイクル安全工学研究施設NUCEFに設置された定常臨界実験装置(STACY)及び過渡臨界実験装置(TRACY)の運転にあたっては、燃料として用いるウラン硝酸溶液に関する分析が不可欠であり、平成10年度では、ウラン溶液燃料の調製のための分析並びにSTACY及びTRACYの臨界実験終了後のウラン溶液の性状分析を行った。さらに、核燃料物質の計量管理のため、ダンプ槽に貯蔵してあるウラン溶液の分析等を実施した。平成10年度における分析サンプル総数は297件に達した。本報告書は、平成10年度に実施した分析業務についてまとめたものである。

レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究

青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; 近藤 豊*

no journal, , 

高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。昨年度までに検出プロセスにかかわる基礎試験を終え、その結果に基づき微量Na分析装置を設計・製作した。今年度は、集積板への付着率評価試験と製作した微量Na分析装置による安定同位体検出試験を行った。付着率評価試験では、集積板候補材の比較により集積板の材料として選んだTi多孔質体へのNa付着量を分析し、エアロゾルの集積板への付着率は20%との結果を得た。また、付着には凹凸形状が寄与することを確認した。安定同位体検出試験では、1波長のレーザのみを使うイオン化機構を用いて、製作した装置でエアロゾルを検出できることを確認した後、高感度化が期待される電場を使うイオン化機構を用いてエアロゾルを検出し、感度が約8倍に向上したことを確認した。さらに極短パルス電源を用いるシステムへ改造し、S/N比を5倍改善した。今後、検出方法の最適化を図り、Naを用いて微量濃度のエアロゾルを検出し、来年度にはNaの検出性能を評価する。本研究により、高速炉プラントの安全性を向上させ、高速増殖炉サイクルの実現に寄与する。

X-ray Raman spectroscopy study of ion beam irradiated glassy carbon for in situ observation of light element based catalysts

松村 大樹; 岡崎 宏之*; 出崎 亮*; 石井 賢司*; 八巻 徹也*

no journal, , 

X-ray absorption fine structure (XAFS) is a unique technique for the study of functional materials including metal nanoparticle catalysts. In situ observation by XAFS technique has been widely applied due to the long attenuation length of hard X-ray. However, the observation of XAFS spectra for light element is not easy because the X-ray absorption energy of light element is located at the soft X-ray region whose attenuation length is the order of nm size. X-ray Raman spectroscopy includes the information of XAFS spectra at soft X-ray region, though hard X-ray is employed for both probe and detection. We have applied X-ray Raman spectroscopy technique for the study of ion beam irradiation effect for glassy carbons. The ion beam irradiation enhances the electrocatalytic activity for Pt/C catalysts. We have demonstrated the availability of X-ray Raman spectra for the study of correlation between catalysis and structure for the irradiated carbon materials.

レーザを用いた超高感度分析技術による高速炉のプラント安全性向上に関する研究

青山 卓史; 伊藤 主税; 荒木 義雄; 内藤 裕之; 岩田 圭弘; 岡崎 幸基*; 原野 英樹*; 渡辺 賢一*; 井口 哲夫*; 竹川 暢之*; et al.

no journal, , 

高速炉プラントの安全性向上のため、レーザ共鳴イオン化質量分析法を用いたナトリウム漏えい検知技術の開発を進めている。これまでに微量Na分析装置を製作し、それを用いたエアロゾル捕集効率の評価,検出感度の評価を実施してきた。Naを用いた試験では、高感度化が可能な1光子励起+電場イオン化機構を採用するなどイオン信号増加を図り、集積時間180秒で濃度42pptのNaエアロゾルの検出に成功した。Naの検出下限値を評価した結果、2.7pptとの結果が得られ、目標値1ppbに対して約400倍高感度であることを確認した。一方、集積板に付着したNaの計測に寄与する割合が低いため、集積板からの放出率を向上させる必要があることがわかった。今後は、Na検出試験によりその検出性能を評価し、本研究を総括する予定である。