ゼオライトの細孔および分子ふるい効果の分子動力学シミュレ-ション

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03805072
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 宮本 明 京都大学, 工学部, 助教授 (50093076)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 乾 智行 京都大学, 工学部, 教授 (60025989)
• Keywords: ゼオライト / 分子ふるい効果 / 分子動力学計算 / コンピュ-タグラフィックス / ミクロ細孔 / 吸着 / 触媒 / 形状選択性

Research Abstract

ゼオライトのミクロ細孔がもたらす分子ふるい効果および解媒反応における形状選択性は実用的にもまた基礎的にも最も重要かつ興味深い課題の一つである。一方、分子動力学法は、物質を構成する1つ1つの原子の運動方程式を解くことにより集合体の構造、性質を理解しようとする方法であるが、ゼオライトのミクロ細孔や固体表面、複合触媒系への適用例は世界的にみてもほとんどない。本研究では、ゼオライトのミクロ細孔構造および分子ふるい効果の機構を分子動力学シミュレ-ション法とコンピュ-タグラフィックスを併用することにより詳細に検討した。具体的には下記の成果を得た。
1.ゼオライトなど種々の無機結晶の構造デ-タベ-スを作成し、コンピュ-タグラフィックス装置により目的とする材料の3次元立体原子集合体像を視覚化した。
2.ZSMー5などゼオライトの構造を的確に表現する原子間ポテンシャル関数を決定した。
3.メタロシリケ-ト、アルミノフォスフェ-トなどゼオライト様ミクロ多孔体についての原子間ポテンシャル関数を決定した。
4.ゼオライトと吸着分子間の原子間ポテンシャル関数をいくつかの系について定めた。
5.2.3.の結果を基に、種々のゼオライト、吸着分子の組み合せについて分子動力学計算を行った。
6.5.の結果を画像化し、ゼオライトの分子ふるい効果をダイナミックな原子の運動として視覚化した。
7.シミュレ-ションの有効性を実証する実験デ-タを得るために、ゼオライトへの各種分子の吸着実験、および電気伝導度測定実験を行った。

Research Products

• [Publications] AKira Miyamoto: "Structure and Dynamics of Alkali Ionーexchanged ZSMー5 as Inrestigated by Molecular Dynamics and Computer Graphics" Chemistry Letters. 2055-2058 (1991)
• [Publications] Akira Miyamoto: "Application of Computer Graphics to Catolyst Design" Catalysis Today. 10. 201-211 (1991)
• [Publications] Akira Miyamoto: "Molecular Dynamics Simulation of Deposition Process of Ultrafine Metal Particles on MgO(100)Surface" Applied Surface Science.
• [Publications] Akira Miyamoto: "MetalーSupport Interaction in Supported Gold Catalysts as Visualized by Computer Graphics" Catalytic Science and Tehnology. 1. 497-498 (1991)