ナノ触媒の可能性を解き放つ~簡単な超音波処理が水浄化を変える~

2025-08-19 九州大学

九州大学の金子賢治教授ら国際共同研究グループは、超音波処理を用いて高性能なコア-シェル型ナノ触媒(Au-Pt樹枝状構造)の開発に成功しました。コア-シェル型触媒はコアが粒径を安定化し、シェルの利用効率を高めることで高性能・高耐久性を実現する材料で、環境浄化やエネルギー変換分野で注目されています。本研究では、高分解能走査型透過電子顕微鏡、EDS、電子線トモグラフを組み合わせ、Auコアの周囲にPtが樹枝状に成長する過程を原子レベルで世界で初めて解明しました。興味深いことに、超音波処理を施さない場合は薄いPt層しか形成されませんが、特徴的な樹枝状構造は超音波処理によってのみ出現しました。得られた樹枝状ナノ粒子は高い表面積と活性点を持ち、水中の有機汚染物質分解に有効で、水浄化触媒への応用が期待されます。超音波処理は低コストかつ水系で利用可能なスケーラブル技術であり、次世代触媒設計における新しい可能性を切り拓く成果です。

ナノ触媒の可能性を解き放つ~簡単な超音波処理が水浄化を変える~図. 超音波法のメカニズムとそれにより形成されたAu-Pt コア-シェルナノ粒子の高分解能EDSマップ

<関連情報>

超音波処理による樹枝状Au-Ptコア-シェル型ナノ粒子の形成メカニズムの解明 Insights into the formation of Au@Pt dendritic core–shell nanoparticles with the aid of ultrasonication

Hu-Jun Lee,Daisuke Hanyu,Anh Thi Ngoc Dao & Kenji Kaneko
Scientific Reports  Published:12 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-025-09572-0

Abstract

Bimetallic Au@Pt dendritic core–shell nanoparticles were synthesized via co-reduction with ultrasonication, and their nanostructures were characterized to gain insights into the formation mechanism of the Pt shell on the Au core. Two types of nanoparticles, one with ultrasonication and another without, were prepared and examined by scanning transmission electron microscopy to understand the role of ultrasonication. With or without ultrasonication, a thin layer of Pt shell was present on the Au core. The ultrasonication resulted in the Pt cluster formation from precursors, the Pt cluster dispersion, the Pt granule formation, and the Pt granule collision with the Au core. Consequently, Au@Pt nanoparticles were synthesized with the Pt dendritic shell consisting of Pt granules. These findings highlight the potential of ultrasonication in the controlled synthesis of nanoparticles with unique nanostructures.

0500化学一般
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