フーリエ変換近赤外分光法による表面化学種のキャラクタリゼイション

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09490019
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 角田 範義 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (30201411)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大北 博宣 豊橋技術科学大学, 工学部, 教務職員 (20262967) ; 水島 生智 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (60239233)
• Keywords: 近赤外分光法 / 固体酸 / ゼオライト / シリカアルミナ

Research Abstract

近赤外領域(4000cm^<-1>〜10000cm^<-1>)では種々の結合音や倍音を検出することが可能であり、特に固体酸触媒の表面OH基や吸着質のOH基などの伸縮もしくは変角振動による結合音や倍音を検出することができる。特に固体酸触媒の場合、表面OH基の変角振動は主な骨格振動が現われる領域と同じ1000cm^<-1>以下の領域であるため、IR測定で検出することはかなり困難であるが、近赤外領域にまで範囲を広げると変角振動も倍音や結合音という形で検出できるため、表面OH基の情報を得ることが可能となる。昨年度はOH基を有する様々な有機物質について測定したが、今年度は、この結果に対応する固体表面上のOH基を測定するため、骨格構造が判っているゼオライトと市販のシリカアルミナおよび、本研究室で調製した様々なシリカアルミナについて近赤外領域の測定を行った。試料は、空気中に暴露し水分子を吸着した状態で測定を行った。その結果、昨年度測定した有機物質の場合と異なりブロードなスペクトルとなった。その中でゼオライトにおける6500-700cm^<-1>に見られるショルダーと5000cm^<-1>に見られるショルダーが特徴的であり、Si/Al比の違いにより変化することから酸点に起因する水酸基によるものと推定した。しかし、この領域には吸着水による吸収バンドも含まれていると考えられるため、これらの吸着水を排気した状態で測定することで目的とするOH基の同定が可能になるはずである。それに対して、調製したアモルファスのシリカアルミナには5000cm^<-1>に関するショルダーが見られず、7250cm^<-1>付近に鋭いピークが出現する。同じシリカアルミナで構成されているゼオライトには見られずアモルファスのみに出現することからSi-O-Alなどの骨格構造に由来するものではなく吸着種に由来する水酸基によるものであると考えられる。このように構造によって異なるスペクトルを与えることから、酸性質と振動数との関係を明らかにすることにより固体酸の機能が明らかになると思われる。