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微細構造で表面積増大、新白金ナノ粒子開発
ナノテク】発信:2009/07/23(木) 13:59:49  

  白金は、触媒として高い活性を持つことが知られており、電池などの電極や工業触媒(自動車の場合は排気ガスの浄化触媒)として広く用いられている。白金の表面積を大きくすると、露出している白金(Pt)の表面積が増加するため、触媒機能が非常に活性化する。そのためこれまでにもナノ粒子、ナノファイバー、ナノチューブ、ナノ(メソ)ポーラス物質などの様々な白金ナノ材料の合成法が盛んに研究されてきた。また、希少元素の使用量を減らす最近の社会の動きからも、少量の白金で、更に大きい表面積を実現し、高い触媒活性を示す新たな白金ナノ材料の開発が求められている。

  物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点の山内悠輔・若手独立研究員らの研究グループは、ナノスケールの微細な凹凸を白金ナノ粒子表面上に作製し、大きい面積を持つ金平糖状の白金ナノ粒子の合成に成功した。

  同グループでは、界面活性剤、白金イオン種、溶媒からなる水溶液に還元剤を添加し、金平糖状の形状を有する白金ナノ粒子を高速で合成する。界面活性剤分子と白金との相互作用を利用し、白金ナノ粒子の表面にナノレベルの凹凸を作り出す。更に、還元剤の量を制御することにより、均一な粒子径を実現し、ナノ粒子が完全に分散した溶液としても得ることができる。

  得られた表面積は1gあたり55平方mで、今まで報告されている白金ナノ材料中で最も大きい表面積となったという。投入する還元剤の量を制御することで、生成する粒子の大きさを変えることができ、用途にあったサイズを提供することができる。高い熱的安定性や大きい表面積を有する白金ナノ金平糖は、一般的なナノ粒子を越える様々な触媒反応に広く利用することが可能である。

  山内・若手独立研究員の話「現在、白金ナノ粒子/カーボン複合体などが触媒として工業的に使用されているが、ナノ粒子の熱的安定性が問題点としてあげられている。カーボン等に組み込まれた白金ナノ金平糖は、更に高い熱的安定性を提供するものとして期待でき、従来の問題点である『反応中のナノ粒子の凝集』を克服することができると考えられる。本手法は、これまでにない簡便かつ実用的な手法であり、他の金属(Ru、Ni、Co、Pdなど)との合金化も容易である。今後は用途に合った組成で金属ナノ材料のテーラーメイドデザインを目指す」(科学、7月10日号4面)



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