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promoter on Pt electro-catalyst府金 慶介*; 森 利之*; Yan, P.*; 増田 卓也*; 山本 春也; Ye, F.*; 吉川 英樹*; Auchterlonie, G.*; Drennan, J.*
ACS Applied Materials & Interfaces, 7(4), p.2698 - 2707, 2015/02
被引用回数：30 パーセンタイル：67.05(Nanoscience & Nanotechnology)白金-酸化セリウム(Pt-CeO(1.5
2))は、Ptカソードよりも高い酸素還元反応活性を示すことから、固体高分子形燃料電池のカソード極に使用する電極材料として有望視されている。本研究では、Pt-CeOの高い酸素還元活性の発現に関係しているとして考えられているPt-CeOヘテロ界面の微細構造を明らかにすることを目的に、パルスレーザー蒸着法により導電性を有するNb:SrTiO
単結晶基板上にCeOのエピタキシャル膜を形成し、さらにCeO膜上に含浸法によりPt粒子を形成してPtとCeO界面構造が単純化されたPt-CeO薄膜カソードを作製した。透過型電子顕微鏡によるPt-CeO界面の構造評価及び電気化学測定による酸素還元反応活性評価、さらに格子動力学計算結果との比較により界面構造を調べた結果、Pt-CeO界面に形成されるPt
-O
-酸素欠陥-セリウム欠陥構造が高い酸素還元活性の発現に関係していることが示唆された。
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PNC TJ1636 97-002, 73 Pages, 1997/03
本研究は、試料液滴の粒径分布の狭い狭分散噴霧を用いて、噴霧熱分解法により硝酸セリウム溶液から二酸化セリウム粒子を生成した。そして、その熱分解過程、または、生成粒子に影響を及ぼす要因を明らかにすることを目的とし、生成条件が生成粒子の粉体特性に及ぼす影響に関して検討した。特に、試料の初期液滴径、初期濃度、気流温度に着目し、それらが生成粒子の粒度分布、および、その形状に及ぼす影響を明らかにした。生成粒子の粒径を、画像処理法により測定した結果、硝酸セリウム溶液の熱分解過程において、試料液滴は一段または二段階の発泡による飛散、または分裂により、生成粒子の粒度分布は初期液滴の分布に対して広く、その粒度分布には、二つのピークが存在し、そのピーク値は生成条件によらず、頻度のみが変化する。そして、その平均粒径は、初期液滴径および初期濃度の増加にともない大きくなり、気流温度の上昇にともない小さくなる、また、電子顕微鏡により生成粒子を観察した結果、生成粒子の形状は、表面に空孔を有し、表面の粗いものであるが、中空状でその外殻は多孔状である。
not registered
PNC TJ1635 97-001, 3 Pages, 1997/03
硝酸セリウム水溶液を噴霧熱分解して得られた酸化セリウム顆粒(H8-1
H8-6)及び他の方法で作製した粉末(H8-7)を、成形特性、焼結特性の観点から以下の測定により評価した:顆粒粉末のSEM観察、熱重量/示差熱分析、成形時の圧密特性、成形体の気孔径分布、焼結挙動、焼結体破断面のSEM観察。顆粒粉末のSEM観察では7種類の試料は4つのグループに分類された:第一グループH8-1、2、3、第二グループH8-4、第三グループH8-5、6、第四グループH8-7。このグループ分けは成形体の気孔径分布、焼結体の焼結挙動および微構造にも当てはまった。熱重量・示差熱分析では800
まで重量の単調な減少が観測されたが、熱分解反応等を示すDTAピークは観測されなかった。圧密特性評価では3800kgf/cm2までの加圧で成形体の密度変化に編曲点を示すものと示さないものの二種類が観測された。噴霧熱分解顆粒より作製した成形体の焼結挙動は全てH8-7に劣り、その中で第三グループが良、第一グループが中、第二グループ(H8-4)が下の成績であった。H8-7を除くグループにおいて、1600一時間の焼結で得られた最高密度はH8-6の6.19g/cm3、RD:84.8%であった。微構造観察では、焼結後も顆粒内の気泡に起因すると思われる大型の気孔が多数観測された。高圧成形(3800kgf/cm2)されたペレットは焼結による到達密度が通常圧で成形されたペレットより大幅に向上した。
徳岡 直静*; 小林 守*; 神山 隆*
PNC TJ1636 96-001, 64 Pages, 1996/03
本研究は、試料液滴の粒径分布の狭い狭分散噴霧を用いて、噴霧熱分解法により硝酸セリウム溶液から二酸化セリウム粒子を生成した。そして、その熱分解過程、または、生成粒子に影響を及ぼす要因を明らかにすることを目的とし、生成条件が生成粒子の粉体特性に及ぼす影響に関して検討した。特に、試料の初期液滴径、初期濃度、気流温度に着目し、それらが生成粒子の粒度分布、および、その形状に及ぼす影響を明らかにした。生成粒子の粒径を、画像処理法により測定した結果、硝酸セリウム溶液の熱分解過程において、試料液滴一段または二段階の発泡による飛散、または分裂により、生成粒子の粒度分布は初期液滴の分布に対して広く、その粒度分布には、二つのピークが存在し、そのピーク値は生成条件によらず、頻度のみが変化する。そして、その平均粒径は、初期液滴径および初期濃度の増加にともない大きくなり、気流温度の上昇にともない小さくなる。また、電子顕微鏡により生成粒子を観察した結果、生成粒子の形状は、表面に空孔を有し、表面の粗いものであるが、中空状でその外殻は多孔状である。
not registered
PNC TJ1636 95-001, 42 Pages, 1995/03
本研究では、硝酸セリウム水溶液の液滴が脱硝反応を伴いながら、二酸化セリウムの固体粒子に変化する造粒過程を解明するために、周囲空気温度および試料中のセリウムの初濃度が液滴の温度、形状、組成の時系列変化、粒子内部の微視的構造、反応時間に与える影響を明らかにした。実験は懸垂法を用い、試料の初濃度は10g/lから400g/l、周囲空気温度は423Kから723Kの範囲で行った。熱電対の先端に試料を懸垂させ、これを高温気流中におき、試料の温度変化を測定した。また、これを高速ビデオで撮影し、その形状変化を観察した。組成の変化は、試料を反応途中で急冷した試料を純水に溶解させ、その溶液の硝酸イオン濃度をイオンセンサで測定することにより求めた。また、電子顕微鏡により粒子外部および内部の表面を微視的構造を観察した。脱硝による発泡開始および終了時間、外皮の形成終了時間は、形状変化と組成変化の実験データから測定した。硝酸セリウム液滴の造粒過程には、予熱段階、蒸発段階、発泡段階、造粒段階の4つの段階が存在する。温度、形状、組成の各時系列データは非常によく対応しており、温度データのみで造粒過程に置ける試料の状態を把握できる可能性がある。試料初濃度の増加に伴い、温度の上昇割合は急激となり、発泡開始および終了時間、外皮の形成終了時間はいずれも短くなり、生成する粒子径は大きい。また、周囲空気温度約573K以上では、その増加に伴い脱硝反応が活発化し、生成粒子は硝酸の残留割合が低く大部分は二酸化セリウムとなる。その粒子構造は結晶構造に近づき、粒子の強度も強い。また約573K以下では脱硝反応は緩やかで発砲開始および終了時間、外皮の形成終了時間は短くなり、生成粒子には水分および硝酸分が残留する。また生成粒子は粘性をもち、水に可溶である。
not registered
PNC TJ1635 95-001, 9 Pages, 1995/03
セリウム硝酸塩水溶液を種々の条件で噴霧熱分解して得られた酸化セリウム粉体を以下の測定により評価した:熱重量/示差熱分析、粉末X線回折、比表面積、タップ密度、安息角、圧密体密度、気孔径分布、粉末X線回折により粉体中に依存する結晶層は酸化セリウムのみであることが確認されたが、熱重量分析によりかなり高温(800程度)まで重量減少が続き、硝酸根が残留していることが示された。重量減少量は高温で調製された粉体ほど少ない。比表面積は調製温度が高くなるほど小さく(一次粒径が大きく)なる傾向を示した。X線回折の回折線の半値幅と比表面積には対応関係があった。タップ回数を増やして行ったときのタップ密度の変化の仕方には二つのパターンが見られた。第一のグループの粉体はタップ回数とともにタップ密度が単調に増加し、第二のグループの粉体ではある回数まで密度が増加した後一定となった。安息角の測定は粉体の流動性の目安となるが、流動性の高い粉体がタップ密度の第二グループの粉体に対応した。タップ密度の最も高かった粉体は最も流動性の低い粉体であった。高い圧密体密度が得られた粉体もタップ密度の第二グループの粉体に対応した。これらタップ密度、安息角、圧密体密度の測定値は粉体の粒径と粒子間の相互作用を反映したものと考えられるが、与えられた調製条件(原料水溶液濃度、調製温度)との間には系統的な関係は見いだせなかった。気孔径は0.02
mと0.085mにピークを持つバイモーダル分布を示した。
U
O
solid solution日夏 幸雄; 藤野 威男
Chemical Physics Letters, 172(2), p.131 - 136, 1990/08
被引用回数：8 パーセンタイル：37.22(Chemistry, Physical)定比組成をもったウラン、セリウム二酸化物固溶体(U、Ce)Oについて電子スピン共鳴を測定した。CeUOに対して、2つのサテライトをもった幅の広いEPRシグナルが観測された。g値は2.47であった。このシグナルは固溶体中の電荷移動によるO
によるものであることがわかった。大きなg値はウランイオン間の磁気交換作用を反映したものと考えられる。セリウム濃度の高い固溶体では、EPRシグナルが得られなかったが、これは結晶場の歪みが大きなためと考えられる。
久保田 益充
Journal of Nuclear Science and Technology, 13(9), p.492 - 496, 1976/09
被引用回数：3中性子照射したセリウムから高純度
Prを調整する方法について研究した。炭酸セリウムを200~220
Cで分解して調整した酸化セリウムを熱中性子束7.610
ncm
secで77時間照射した後、硝酸に溶解した。生成したPrは0.25Mクエン酸溶液を溶離剤とする陽イオン交換法によって分離し、その後塩酸溶液として調整した。酸化物0.51gから約1mCiのPrを調整することが出来た。Prの化学的収率および放射化学的純度はそれぞれ99%および99.99%以上であった。ここで調整した酸化セリウムは市販されている酸化セリウムと相違して、塩酸や硝酸に完全に溶解することが出来た。
穴田 慧人*; 大石 佑治*; 芹澤 弘幸; 加治 芳行; 牟田 浩明*; 黒崎 健*; 山中 伸介*
no journal, ,
イメージクリスタルの生成メカニズムについてはあまり明らかになっていない。本発表ではイメージクリスタルの生成メカニズムを明らかにするため、焼結後のCeO
中のキャビティの形状と試料のO/M比の関係を探り、キャビティの多面体化と原子の拡散速度の関係を明らかにした研究成果を報告する。
芹澤 弘幸
no journal, ,
本研究を開始するきっかけとなったのは、単結晶UOの劈開面のSEM像だった。SEM像には、ファセットに囲まれたキャビティー、いわゆるネガティブクリスタルが写っていた。SEM観察した試料は、HIPでヘリウムを注入した後、高温処理した単結晶UOであったが、更に研究を進めたところ、その形状が温度履歴によって変化することを見出した。本研究で試料中に見られたネガティブクリスタルが、HIPによって注入されたヘリウムの析出によって形成されたことは明らかであり、その内圧が変化することによって表面自由エネルギーの大きな格子面がファセット成長して現れるのである。このように、形状をコントロールできるキャビティーを、我々はイメージクリスタルと呼んでいる。我々は、CeOについても研究を進めている。エピタキシャル成長させたCeO薄膜にヘリウムイオンを注入し、その後加熱することによって析出させると、UOと同様に、しかもナノサイズのイメージクリスタルを形成することが可能であることを確認した。
永井 崇之; 小林 秀和; 岡本 芳浩; 猪瀬 毅彦*; 佐藤 誠一*; 畠山 清司*; 関 克巳*
no journal, ,
使用済核燃料再処理プロセスで発生した高レベル放射性廃液は、ガラス溶融炉内でホウケイ酸ガラス原料と溶融混合し、化学的に安定なガラス固化体に処理する。溶融炉の加熱は交流通電によるジュール熱を利用しており、溶存化学種の酸化還元反応が想定されることから、廃液に含まれる化学種の酸化還元挙動評価を進めている。本報では、模擬ガラス固化体試料のXAFS測定で複数の原子価の存在が確認されたCe(III/IV)及びFe(II/III)を対象に、溶融ガラス中における酸化還元挙動を評価し、溶融ガラス中でCe(IV)+Fe(II)
Ce(III)+Fe(III)交換反応が進行することを確認した。
模擬燃料の作製高松 佑気*; 黒崎 健*; 石井 大翔*; 逢坂 正彦; 中島 邦久; 三輪 周平; Di Lemma, F. G.; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*
no journal, ,
セシウム(Cs)及びヨウ素(I)等の揮発性核分裂生成物(FP)の燃料からの放出挙動評価において必要となるこれらFPを含有する模擬燃料の作製方法を確立することを目的として、ヨウ化セシウム(CsI)を含有させた二酸化セリウム(CeO)を母材とする模擬燃料を放電プラズマ焼結により作製した。低温及び短時間の放電プラズマ焼結により、模擬燃料内においてCsIが化学形態を保持したままで均質に分布した試料が得られ、Cs及びIを含有する模擬燃料の調製に成功した。
芹澤 弘幸; 近藤 創介*; 檜木 達也*
no journal, ,
照射材料工学研究グループは、CeO薄膜を用いて、ヘリウム析出によるFCC-タイプの物質の組織変化を研究している。製膜した薄膜を、1273Kで2時間熱処理してエピ成長させた後、TIARAを用いて130-keVで4価のヘリウムをイオン注入した。イオン注入後の試料を更に熱処理した後、FIBを用いてSTEM観察用試料を準備した。薄膜表面には、多くのブリスタが形成された痕跡が認められた。観測されたブリスタは、表面直下でのヘリウム析出に伴うガスバブルに由来するものであると考えられる。ブリスタのふたの部分は、セラミックス材料であるために、欠落していた。薄膜断面には、30-100nmのガスバブルが多数発現していた。ガスバブルの形状は14面体であり、明らかにボイドの集積により形成されるキャビティーとは異なる形状であった。この結果は、ヘリウムの析出がガスバブルの形状に影響を与えることを、明確に示している。
-based simulated fuel containing CsI高松 佑気*; 黒崎 健*; 石井 大翔*; 大石 佑治*; 牟田 浩明*; 山中 伸介*; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 三輪 周平; 逢坂 正彦
no journal, ,
セシウム(Cs)及びヨウ素(I)等の揮発性核分裂生成物(FP)の燃料からの放出挙動を評価するための模擬燃料の作製方法を確立することを目的として、ヨウ化セシウム(CsI)を含有させた二酸化セリウム(CeO)を母材とする模擬燃料を放電プラズマ焼結により作製した。低温及び短時間の放電プラズマ焼結により、模擬燃料内においてCsIが化学形態を保持したままで均質に分布した試料が得られ、Cs及びIを含有する模擬燃料の調製に成功した。
渡部 雅; 田中 康介; 加藤 正人
no journal, ,
本研究では、低酸素ポテンシャル下での焼結挙動を考察するために、核燃料の模擬材料として広く使用されているCeOの焼結挙動を様々な酸素分圧下で熱機械分析装置を用いて調べた。その結果、空気雰囲気と酸素分圧制御雰囲気ではペレット収縮挙動が大きく異なることがわかった。また、ペレットの収縮はP
/P
比の増加に伴い低温側から開始した。このような関係は、PuOの収縮挙動と類似しており、CeOとPuOの焼結メカニズムは同一であることが示唆された。
道志 智*; 前田 和紀*; 平 義隆*; 渡邊 真太*; 平出 哲也
no journal, ,
酸化セリウム(CeO)の酸素欠陥は触媒活性に影響を及ぼすことが報告されている。触媒反応中の酸素欠陥の状態や濃度について高感度にその場測定することが求められており、陽電子消滅法の利用を検討している。今回、陽電子がトラップされているサイトを明らかにするために、粒子径の異なる試料を測定した。長寿命成分強度が大きい、粒子径2nmの寿命スペクトルから、まず最長寿命成分の寿命値を390.8
1.6psと決定した。次に、最長寿命成分が最も小さくなる60nmの粒子径の寿命スペクトルにおいて最長寿命成分を390.8psに固定し、解析を行い、もう一つの陽電子トラップサイトの寿命値を199.47.4psと決定した。これらは第一原理計算における表面、および中性な酸素欠陥にトラップされた陽電子寿命に近い数値となった。
道志 智*; 前田 和紀*; 平 義隆*; 渡邊 真太*; 平出 哲也
no journal, ,
ガンマ線による対生成によって試料内部で陽電子を発生させることを利用したガンマ線誘起陽電子消滅寿命測定法(GiPALS)は、従来の測定法と比較してバックグラウンド成分が大幅に小さく、また陽電子源を試料内部に入れないため、高温高圧などの過酷な環境での測定が可能であるという利点がある。酸化セリウム(CeO)については、陽電子消滅寿命スペクトルは2成分でfittingできることが報告されている。しかし、実際にはバルクで消滅する成分、格子欠陥にトラップされて消滅する成分、および表面にトラップされて消滅する成分の3成分は少なくとも存在すると考えられる。そこで、本研究では、粒子径を変え、バルク中での陽電子消滅割合が異なるCeOのGiPALS測定を行い、3成分でfittingすることを試み、各成分を帰属した。また、第一原理計算により、CeOの陽電子消滅寿命におけるバルク成分、欠陥成分、表面成分を理論的に検討した。
