利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KU1028

利用課題名 / Title

Pt/TiO₂モデル触媒におけるPtとTiの電子状態解析

利用した実施機関 / Support Institute

九州大学

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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

金属担体相互作用,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)

北條元

所属名 / Affiliation

九州大学大学院総合理工学研究院

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

北條元,鈴木隆玄

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

柿田有理子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

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

KU-501：電子状態測定システム

報告書データ / Report

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

Ptを活性種とした担持金属触媒は様々な用途で用いられている。資源的に希少なPtの使用量低減のため、担持金属触媒の高機能化が必要である。Ptと担体との間の相互作用は金属担体相互作用と呼ばれ、触媒活性に大きな影響を与えることが知られている。申請者らは金属担体相互作用の詳細を明らかにすることを目的に、TiO₂エピタキシャル薄膜を担体としたモデル触媒の開発を進めている。本研究では、XPS（ID：KU-501）を用いてPt/TiO₂モデル触媒におけるPtとTiの電子状態を調べた。

実験 / Experimental

担体としてのTiO₂薄膜はパルスレーザー堆積法を用いてr面サファイア基板上に(101)配向のルチル型薄膜として安定化させた。このようにして得られたTiO₂薄膜を1.54x10^-8 molのPtイオンを含んだ塩化白金酸溶液に浸漬し、500Wの高圧水銀ランプにより光還元を行い、Ptナノ粒子の担持を行った。担持後、ポスト処理(400 ℃で2時間酸化処理後に、200 ℃で1時間の還元処理)を施すことでモデル触媒を作製した。比較としてPtの濃度を10倍にした塩化白金酸溶液を用いて同様の試料を作製した。以降、前者をPt-TiO₂、後者をPt(x10)-TiO₂と呼ぶ。XPS測定には島津製作所のAXIS-ULTRA（ID：KU-501）を用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

Pt(x10)-TiO₂のPt 4fスペクトルは4f_7/2と4f_5/2に帰属可能なピークがそれぞれ71.2 eVと74.5 eVに観測された。これらのピーク位置は金属Ptについて報告されているものに近く、Pt(x10)-TiO₂中のPtは金属の状態であることがわかった。一方、Pt-TiO₂のPt 4fスペクトルは4f_7/2と4f_5/2に帰属可能なピークがそれぞれ70.4 eVと73.8 eVに観測された。これらのピーク位置は金属Ptについて報告されているものよりも低エネルギー側に存在することから、Ptはマイナスに帯電した状態であることが示唆された。第一原理計算からは、TiO₂からPtへの電荷移動が起こり、Pt^δ-状態が安定化されることが示唆されており、今回得られた結果はその予想を支持するものである。Pt(x10)-TiO₂では電荷移動によりPtとTiO₂の界面近傍に生じたPt^δ-状態がその他多くのPt⁰状態に埋もれて検知できなかったと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究は科学技術振興機構、創発的研究支援事業(JPMJFR201UA)の支援を受けて行われた。

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.

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