【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0063
利用課題名 / Title
プラズマ照射材の表面構造観察
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
電極材料/ Electrode material,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
梶田 信
所属名 / Affiliation
東京大学 大学院新領域創成科学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-153：クロスセクションポリッシャー(CP)
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ヘリウム（He）プラズマ照射と熱処理がバルク鉄（Fe）シートのモルフォロジー、表面特性、光電気化学性能に及ぼす影響を調べた。処理後、すべての試料は主にalpha-Fe2O3表面から構成されていた。ポリッシャーで断面観察を行った。
実験 / Experimental
すべての試料について、厚さ0.2 mmのFeバルクシート（99.99%、ニラコ Co.) を 10 × 10 mm2 に切断し、エタノールで洗浄した。6種類の試料 (S1-S6）を調製した： S1は前処理なしで焼成 S2およびS3は、それぞれ485℃および660℃の真空中で1時間アニールし、S4、S5、S6は、それぞれ485℃、530℃、660℃の表面温度で1時間Heプラズマに曝した。前処理後、すべての試料（S1～S6）を空気中、温度645℃で10分間焼成した。
結果と考察 / Results and Discussion
図(a-h)は、焼成後の試料S1、S3、S4、S6の断面のSEM顕微鏡写真である。断面は、イオンビームで断面を研磨する断面研磨機（JOEL、SM-09010）を用いて作製した。酸化層を明瞭に見るために、後方散乱電子イメージングを用いた。上部の濃い色の領域が酸化層に相当する。厚さは5-15 um の範囲であった。試料S6の酸化層は、他の試料よりもかなり薄かった。図(e-h)に見られるように、すべての試料は、通常1 um 以下の大きさの孔を有していた。ヘリウムプラズマ照射の結果，光電流のオンセット電位が1.16 VRHE（前処理なし）から0.57 VRHE（660℃でプラズマ照射）にカソードシフトした。ここでVRHEは対可逆水素電極(RHE)電位を表す。光電気化学測定後の表面粗さの増大と、表面の水酸基または酸素空孔の量の減少が認められた。光電気化学測定後の表面粗さの増大と表面の水酸基または酸素空孔の量の減少が、オンセット電位の低下に関係している。この結果から Heプラズマ照射は表面モルフォロジーを変化させるだけでなく、材料の機能特性にも影響を与えることがわかった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
SEM images of the cross section of (a,e) S1, (b,f) S3, (c,g) S4, and (d,h) S6 sample. (a,b,c,d) Low magnification and (e,f,g,h) high magnification.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Shin Kajita, Low onset potential for oxygen evolution reaction on hematite electrodes processed with He plasma irradiation, International Journal of Hydrogen Energy, 57, 1118-1125(2024).
DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.01.110
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件