【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24AE0028

利用課題名 / Title

In-situ XAFSによるPd系水素再結合触媒の活性点微細構造と反応機構の解明研究

利用した実施機関 / Support Institute

日本原子力研究開発機構 / JAEA

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

Metal nanoparticle catalyst, Cerium oxide, hydrogen oxidation, CO poisoning, X-ray absorption spectroscopy

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)

田中 裕久

所属名 / Affiliation

関西学院大学　工学部

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

上垣伸弥,中山智仁,神処一樹,濱田翔太,黒野聖太,田辺英孝

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

松村大樹,辻卓也

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

AE-006：エネルギー分散型XAFS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)

昨今、液化水素はその圧倒的なエネルギー密度により、次世代のエネルギーキャリアとして注目されている。本研究では、液化水素漏洩時の水素爆発を未然防止する高度な受動的水素再結合触媒 （PAR）の開発に知見を得ることを目的とした。そこで、低温環境が触媒に及ぼす影響と反応メカニズムを解明するために、まずは「室温(25℃)」に維持した環境でのPdおよびPt触媒の酸化還元挙動をin-situ XAFSにより観察した。

実験 / Experimental

EXAFSに関する情報を得るため、時間を掛けて高エネルギー領域まで測定できる通常型 XAFS 測定を行った。試料として、Pt/Al₂O₃およびPd/Al₂O₃を用いた。酸化前処理あるいは還元前処理を行い、前処理終了後に室温まで自然降温させ、その降温雰囲気のまま測定、その後還元前処理であれば酸素ガス（10, 100%）酸化前処理であれば水素ガス（10, 100％）を流し測定した。前処理雰囲気での測定は初期段階の貴金属表面構造を理解するために行った。また、水素酸化反応において触媒の酸素の受け取りやすさ、その受け取った酸素の水素への渡しやすさが触媒性能に直結すると考え、観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

酸化物安定であることが知られるパラジウム触媒（Pd/Al₂O₃）は、今回の実験により、酸化前処理後はPdOであったが、室温にてH2フローすると全量還元されてメタルPdとなるという結果が得られた。また、金属安定で酸化物にはなりづらいと考えられていた白金触媒（Pt/Al₂O₃）は、還元処理後にメタル状態となった白金触媒が、室温酸素フローにて酸化物を形成するという興味深い観察結果が得られた。チラーにより外部から強制的に低温を維持した環境では、粒子内部まで酸化されたのは興味深い。また、酸素フロー後の価数変化は粒径に依存しないことが確認された。

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)

(1)共同研究：日本原子力研究開発機構・松村大樹博士、辻卓也博士
(2)外部競争的研究資金：本研究は、JST SICORP、JPMJSC21C3 の支援を受けたものです。
(3)技術支援者への謝辞:： 日本原子力研究開発機構 松村大樹さま、辻卓也さまのご尽力とご支援に感謝を申し上げます。併せていつも研究室の学生たちをご指導いただいき謹んで御礼申し上げます。

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