セラミック担体 Pt 触媒の酸素還元高活性要因の解析

抄録

　次世代燃料電池自動車においては、さらなる高効率化を目指し高温運転に対応した次世代燃料電池が搭載される見込みである。高温下の酸性雰囲気下でも耐久性に優れた SnO₂ や TiO₂ などのセラミックナノ粒子を担体とした Pt 触媒の開発が進められており、耐久性だけでなく触媒活性も従来のカーボン担体 Pt 触媒を超える触媒も合成されてきている。本研究では、セラミック担体 Pt 触媒の高活性要因として重要なインパクトを持っていると考えられる触媒担体界面、触媒電子状態、および、担体表面の構造・物性を理解することを目的とし、それぞれ硬Ｘ線光電子分光、Ｘ線吸収分光法、放射光赤外分光を用いて、セラミック担体 Pt 触媒の電子状態や構造について解析した。その結果、SnO₂ 担体と Pt 触媒粒子の界面における Pt 粒子から SnO₂ 担体への電子供与や PtSn 合金の形成、Pt ナノ粒子の構造の変化、Pt/Nb-SnO₂ 上には、官能基種がカーボン担体と比べて非常に少ないことが明らかになった。セラミック担体と Pt 粒子の界面の相互作用によるこのような特徴的な触媒構造の形成が、高活性の要因に効果を及ぼしていると考えられる。