利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.14】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22NU0044

利用課題名 / Title

超音波とウルトラファインバブルを用いたパラジウム/金の複合ナノ粒子の観察

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya 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）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

ウルトラファインバブル,電子顕微鏡/Electron microscopy

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)

安田啓司

所属名 / Affiliation

名古屋大学

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

岩田卓弥

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

山本悠太

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

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

NU-102：高分解能電子状態計測走査透過型電子顕微鏡システム

報告書データ / Report

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

貴金属ナノ粒子は触媒活性をはじめとした種々の性質を持ち、それらは金属成分やサイズ、形状に依存している。
中でも、複合ナノ粒子は各成分に由来する性質が現れるだけでなく、各成分のもつ性質が強化されたり、別の新たな性質が現れたりすることがあるという特徴がある。
近年、我々は直径が1µm以下の超微細気泡であるウルトラファインバブル（UFB）を液中に共存させ、超音波を照射して金ナノ粒子を合成すると、UFBの濃度が高いほど粒子が微細化^[1]することを明らかにした。
本研究では、UFBを利用した還元剤・表面保護剤フリーでの超音波還元法によるパラジウム/金の複合ナノ粒子における、気泡濃度等の条件と粒子形状との関係を調べることを目的とした。

実験 / Experimental

試薬水溶液に対して周波数488kHz、印加電圧50Wで超音波を間接照射することでAu/Pdコアシェル構造複合ナノ粒子の合成を試みた。
試薬は、四塩化金酸(HAuCl₄ )、塩化パラジウム(II)ナトリウム三水和物(PdCl₂ ·2NaCl·3H₂O )を用いた。
超音波照射中の試料温度は恒温槽によって283Kに保った。
水溶媒には超純水または超純水から作成したUFB水を用いた。
粒子の観察には名古屋大学超高圧顕微鏡施設のTEM（JEM-ARM200F Cold、JEM-2100 plus）を用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

Au粒子合成した後にPdイオンを添加し再度超音波照射することでAu/Pdのコアシェル構造ナノ粒子を合成した。
Pd合成時の溶存ガスはArとして、超音波照射前の溶液の空気UFB濃度を変化させることでコアとなるAu粒子の粒径を制御し、HAAD-STEM像とEDSマッピングから微細なAu/Pd粒子を合成することに成功したことがわかった。
UFB濃度が高いほど，粒径が小さくなった。
さらにUFB濃度が1×10¹⁰ mL^-1 以上のときは密なPdシェル、以下の時は空隙の多いPdシェルとなった。
Au/Pd粒子は4-ニトロフェノールの還元で高い触媒性能を有した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 各空気ウルトラファインバブル濃度で合成されたAu/Pd粒子のHAADF-STEM像

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

参考文献：[1] K .Yasuda et al., Chem. Eng. Sci. 217, 115527 (2020).

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.

岩田卓弥, 山本悠太, 安田啓司, 第31回ソノケミストリー討論会, 2022年10月29日
岩田卓弥, 安田啓司, 化学工学会第53回秋季大会, 2022年9月14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