【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0126
利用課題名 / Title
電極材料への応用を見据えた各種ナノカーボンの表面観察
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
外部利用/External Use
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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
カーボン系材料,電極材料/ Electrode material,電子顕微鏡/ Electronic microscope,ナノ粒子/ Nanoparticles
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)
山際 清史
所属名 / Affiliation
帝京科学大学生命環境学部自然環境学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
木村 優里
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
福川 昌宏,近藤 尭之
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
申請者は、基板材料を液相中で抵抗加熱することで常圧・短時間のナノ材料合成が可能である「液相合成法」を開発している[1]。最近では、基板材料表面に種々のナノカーボンやナノ粒子をワンステップで合成し、電極材料としての検討を進めている。本研究では合成溶液にパラジウム塩を溶解させることでPd担持ナノカーボン/ステンレス基板のワンステップ合成を試みた。東京大学の走査型電子顕微鏡（SEM）を利用して詳細な表面観察を行った。
実験 / Experimental
炭素源のメタノール200 mLに、添加剤としてパラジウム塩を適量添加し、溶液を調製した。基板にはステンレス（SUS304, 5×25×0.1 mm3）を用い、溶液中で直流電圧を印可し、基板表面温度が850℃となるように調節して5分間抵抗加熱をした。生成物の観察には東京大学の低損傷走査型分析電子顕微鏡（JEOL JSM-7500FA）を用いた。またステンレス基板ごと電極に用い、メタノールを含む電解液中においてその電気化学的特性を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
合成後の基板表面のSEM画像（東京大学、SM-7500FAによる）をFig. 1に示す。カーボンナノチューブと考えられる繊維状生成物が見られ、さらに表面に多量のナノ粒子が見られた。TEM（他機関）による観察から、平均粒径3 nmの金属ナノ粒子が形成しており、TEM-EDS による分析によりこれらの粒子がPdナノ粒子であることが確認された。合成後のステンレス基板を直接電極に用いた電気化学測定（所属研究室で実施）ではメタノールの電気化学的酸化に由来する電流が見られ、Pd粒子が電気化学的に活性であることが示唆されている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. SEM image of products on the substrate surface after the liquid-phase synthesis.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
参考文献 [1] K. Yamagiwa et al., JJAP, 56, 06GE05 (2017).
TEMによる観察は、物質・材料研究機構の200 kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEOL JEM-2100F2）を用いて実施された（課題番号：JPMXP1223NM0067）．
謝辞：本研究の一部は、JSPS科研費22K04704の助成、また文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業（課題番号：JPMXP1223UT0126）の支援を受けた。
A part of this work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number 22K04704 and “Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM)” of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Grant Number JPMXP1223UT0126.
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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Kiyofumi Yamagiwa, One-step liquid-phase synthesis of platinum nanocatalysts supported on carbon fiber substrates and their electrochemical characterization, Japanese Journal of Applied Physics, 63, 02SP22(2024).
DOI: 10.35848/1347-4065/ad1006
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- “機能性ナノ材料の創製と応用 －先端材料を環境に優しいプロセスで創製！－”, 国際ナノテクノロジー総合展・技術会議（nano tech 2024），山際 清史，4W-01-6，東京ビッグサイト，2024年2月．
- “カーボンナノ材料の液相一段合成とその応用”, 木村 優里，吉本 京介，鯉登 羅偉我，山際 清史，第50回炭素材料学会年会（炭素材料学会主催），P02，仙台，2023年12月．
- “Synthesis of platinum nanocatalysts supported on carbon fiber substrates by a one-step liquid-phase process and their electrochemical characterization”, Kiyofumi Yamagiwa, Kyohei Kamimura, The 9th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2023), PC-38, Kanazawa, Japan, (June 2023).
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