【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23TU0112

利用課題名 / Title

異種元素ドープRu酸化物単結晶薄膜の表面構造解明

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku 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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

水電解, 水素, ルテニウム酸化物,集束イオンビーム/ Focused ion beam

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)

轟 直人

所属名 / Affiliation

東北大学 大学院環境科学研究科

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

竹中佳生

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-508：集束イオンビーム加工装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

申請者らは最近、RuO₂薄膜中にTiなどの異種元素を微量ドーピングすることにより、強酸性環境中における酸素発生反応活性と耐久性を大幅に向上できることを見出した。本課題は、TiドープRuO₂(110)単結晶薄膜の表面構造を高分解能電子顕微鏡で解析し、特性向上の起源を明らかにすることを目的にする。

実験 / Experimental

TiドープRuO₂(110)単結晶薄膜はアークプラズマ蒸着法によりTiO₂(110)単結晶基板上に作製した。作製試料を集束イオンビームで加工し、走査型透過電子顕微鏡で断面構造を観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

FIB加工、STEM観察ともに試料損傷を抑え観察することに成功した。図1にTiドープRu酸化物薄膜のHAADF-STEM像を示す。TiドープRuO₂(110)単結晶薄膜は未ドープ試料と同様に最表面が原子レベルで平坦な構造を有しており、ドープTiは均一に固溶していることが確認された。よって、Tiドープによる特性向上はRuO₂のRuサイトをTiが一部置換したことに起因することが示唆された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 TiドープRu酸化物薄膜のHAADF-STEM像

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)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 楢木 奈桜美, 轟 直人, 和田山 智正, “Ti 添加RuO2(110)薄膜電極の酸素発生反応特性”, 第14回新電極触媒シンポジウム&宿泊セミナー, 東レ総合研修センター, 三島, 2023年10月27日 (10月27日-28日)
2. 楢木 奈桜美, 轟 直人, 和田山 智正, “TiドープRu酸化物単結晶薄膜電極の酸素発生反応特性”, 第47回電解技術討論会 -ソーダ工業技術討論会-, 大阪公立大学, 大阪, 2023年11月22日 (11月21日-22日)
3. 楢木 奈桜美, 岡山 雄飛, 轟 直人, 和田山 智正, “異種金属添加RuO2単結晶薄膜電極の酸素発生反応特性”, 電気化学会第91回大会, 名古屋大学, 名古屋, 2024年3月14日 (3月14日-16日)

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