与东京大学未来展望研究中心的联合研究入选自然科学杂志“ Scientific Reports”2020年度百佳
株式会社日本多宁（总部：大阪市，代表取缔役社长：森泽绅胜）将其与东京大学未来展望研究中心合作研究的电解氢水（※1）潜在效果的根源之相关论文向英国Nature Research公司发行的自然科学期刊“Scientific Reports”投稿后，于2020年6月23日刊登。
最近，该篇论文获得了2020年度“Scientific Reports”化学论文的下载量排名百佳荣誉。
这篇论文在2020年内创下了1441次的下载记录，位列2020年发表在Scientific Reports期刊的化学论文（550篇以上）中第67位，进入前100名。ScientificReports杂志在该期刊网站上高度评价称：“这个下载量异乎寻常，在这个研究领域具有真正的价值”，同时还在该期刊社交媒体上进行了介绍。
参与本项研究的东京大学未来展望研究中心的古月文志特任教授表示：“我们研制的单层白金纳米粒子涂层电极不仅大幅削减了对水进行电解所需的白金用量，并且延长了电极寿命，也有助于氢能源的应用和推广。”
＜研究内容＞
本项研究由东京大学和日本多宁合作开展，着眼于安装在电解水的设备“整水器”上的电解槽内的白金涂层电极，进行了性能分析。
结果发现，在电解氢水的生成过程中，与白金涂层电极有关的以下现象。ㅤㅤ
■研究目的
确定整水器所生成的电解氢水潜在作用的根源ㅤㅤ
■结果
（1）使用白金涂层电极生成氢水时，拥有极高的分子氢（H2）生成效率。
特别是覆盖着白金纳米粒子的单层（约100nm）（图1）的电极，生成效率最高，每恒定电流的分子氢（H2）生成效率高达92%。这个水平与近年报道的金属/碳基材料的电解催化剂相比，属最高级别。
图1：白金纳米粒子单层涂层的电极表面（电子显微镜照片）
（2）被夹持在白金纳米粒子内的氢是反应活性强的氢（H・）
在水的电解过程中，水分子、水合氢离子（H3O+）、氢氧根离子（OH-）即水的三要素，有规律地吸附在白金纳米粒子的Pt（111）面上，水合氢离子得到电子后，分解成反应活性强的氢（H·）和水。反应活性强的大多数氢（H·）形成分子氢（H2），但也有部分扩散到白金纳米粒子内部并被夹持在里面。（图2b）。而一部分内含反应活性强的氢（H・）的白金纳米粒子从电极脱离，释放到电解氢水中。因此，电解氢水中至少存在2.2ppb的白金纳米粒子（表1）。
图2：使用白金纳米粒子单层涂层电极生成电解氢水
H3O+ 水合氢离子 H・反应活性强
水样 |
自来水 |
电解氢水 |
电解氢水+5%HCL |
过滤器※通过后的电解氢水 |
Pt(ppb) |
低于检出下限 |
3.3 ± 0.2 |
5.1 ± 0.1 |
1.1± 0.1 |
表1：电解氢水中的白金定量结果
※过滤器使用的是20nm孔径的氧化铝过滤器。通过后的白金浓度下降，这暗示着20nm以上的白金纳米粒子存在于电解氢水中。
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■结论
电解氢水的抗氧化作用、肠胃功能改善效果以及各种各样的潜在效果等，虽然一部分也有分子氢（H2）的参与，不过，推测很可能是来自被保持在白金纳米粒子内的反应活性强的氢（H·）。
■研究方法
白金涂层电极（※2）分别制作白金纳米粒子涂层厚度为单层（约100nm）、双层（200nm）、多层（750nm）这3种类型，然后测定了电解氢水生成过程中水中的①氢浓度②氢生成效率。
①氢浓度・・・将分子氢转移到密封容器的空隙中，并通过气相色谱法进行测定。
②氢生成效率・・・通过实验设备用电化学方法实施，根据电荷量和生成氢量得出。
电解氢水中的白金含量通过ICP-MS（电感耦合等离子体质量分析）测定。关于是否存在白金纳米粒子，使用20nm孔径的氧化铝过滤器，通过由陷阱引起的白金浓度下降来确认。电极表面通过电子显微镜等进行分析。
※1・・・从被认证具有改善肠胃症状功效的家庭管理医疗器械中生成的饮用水。通过对水电解得到的碱性、含有具抗氧化性的分子氢(H2)的水。
※2・・・钛板表面覆盖着白金纳米粒子的电极。
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■论文概要
标题「Monolayered Platinum Nanoparticles as Efficient Electrocatalysts forthe Mass Production of Electrolyzed Hydrogen Water」（作为大量生成电解氢水为目的的高效电解催化剂的单层化白金纳米粒子）
合作研究相关人员
・东京大学未来展望研究中心・教授 坂田一郎 博士(工学)
・东京大学未来展望研究中心・特任教授 古月文志 博士（工学）
・(现任)四川大学高分子科学与工程学院・教授 王延青 博士（工学）
・东京大学大学院工学系研究科 藤末智夏 博士课程（工学）
・株式会社日本多宁 ＭＤ室・室长 桦山繁 博士（农学）ㅤㅤ
刊文期刊Scientific Reports:
▼开放访问论文，所以可以从下面开始看（英语网站）
https:www.nature.com/articles/s41598-020-67107-1
ScientificReports期刊是自然研究社出版的在线开放访问同行评审学术期刊，涵盖了自然科学的所有领域。
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＜潜在作用相关论文＞
（1）：Trends in Food Science & Technology23 (2012) 124-131（九州大学-日本多宁联合论文）「还原水健康效应相关尖端研究」
介绍了试管试验、细胞试验、动物试验等结果所暗示的各种潜在效果，包括抗氧化、抗糖尿病、抗老化、抗肿瘤、抗动脉硬化、抗神经损伤等。另外，还记述了含有微量白金纳米粒子和白金纳米粒子的清除活性氧作用。
▼详细请查阅https://www.nihon-trim.co.jp/research/966/ㅤㅤ
（2）：PLoSONE (2017) 12 2 e0171192（九州大学-东京大学-日本多宁联合论文）「电解氢水与同等氢浓度的氢水相比，HT1080细胞的细胞内活性氧的清除能力更强大」
暗示了电解氢水的抗氧化作用不仅仅来自分子氢，还存在其他活性成分。候选因素是与电解强度成比例而增加的白金。
▼详细请查阅https://www.nihon-trim.co.jp/research/971/