非経験的分子軌道法を用いた金属酸化物系・ゼオライト系表面の吸着構造解析

• Project/Area Number: 07242243
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 田門 肇 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30111933)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 哲夫 京都大学, 工学研究科, 助手 (50243043)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1995: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 気相吸着 / 非経験的分子軌道法 / シリカゲル / 吸着構造 / 吸着サイトの同定 / 相互作用 / 極性分子

Research Abstract

近年,極限的な反応条件で高活性・高選択性を発揮する触媒の開発が注目されている.このような触媒の開発には,固体表面と吸着質の吸着構造や相互作用の理解が必要である.分子軌道法を用いて種々の分子の吸着構造や固体との相互作用が解明されれば、触媒設計指針の確立に有益な知見が得られるとの着想により本研究を実施した。本研究はシリカゲルおよびゼオライト表面と種々の吸着質の非経験的分子軌道計算を実行し、吸着構造と相互作用に分子論的検討を加えるとともに、触媒設計の指針を得ることを目的とする。本年度は,シリカゲル表面におけるアンモニア,水,二酸化硫黄,メタノール,エタノール,2-プロパノール,2-ブタノールの吸着を取り上げ,非経験的分子軌道を用いて吸着構造を解析した.
シリカゲルの吸着サイトとしてシラノール基とシロキサン基を考え,吸着サイト,吸着質,吸着サイト-吸着質の構造はHartree‐Fock(HF)レベルの計算で最適構造を求めた.相互作用エネルギーはHFレベルと電子相関を考慮したMP2レベルの計算により決定した.シラノール基においては安定な吸着構造が得られずに,シラノール基における相互作用エネルギーは微分吸着熱の実験値と大略一致した.アンモニア吸着では1個のシラノール基から構成される吸着サイトが,水,二酸化硫黄,アルコール類に対しては2対のシラノール基から構成される吸着サイトがより安定な吸着構造を与え,吸着に望ましいことが分かった.