ゼオライト細孔内金属酸化物クラスターの構造制御と触媒作用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650860
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 岡本 康昭 島根大学, 総合理工学部, 教授 (80029553)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 岳志 島根大学, 総合理工学部, 助手 (90304253)
• Keywords: ゼオライト / 金属酸化物クラスター / XAFS / 分子設計 / 触媒作用 / モリブデン酸化物 / 鉄酸化物 / 金属硫化物クラスター

Research Abstract

金属酸化物触媒は工業的に重要な位置を占めている。担持金属酸化物触媒では、担体、担持量により活性、選択性が大きく異なる場合が多い。これは、表面金属酸化物種の構造、集合状態の変化によると推定されているが、十分には明らかになっていない。金属酸化物触媒の触媒作用をより深く理解し、触媒設計の指針を得るためには表面金属酸化物種の構造と触媒作用について明らかにする必要がある。本研究では、構造既知の均質な金属酸化物をゼオライト細孔内に合成し、その触媒作用を明らかにしようとした。また、酸化物とともに重要な金属硫化物についても同様な試みを行った。本年度は、Mo酸化物、Fe酸化物およびCo-Mo複合硫化物の構造と触媒特性について検討を行った。クラスターの構造は、X線吸収スペクトルを用いて検討し、FEFFにより解析したMo(CO)_6を出発物質として用い、種々の構造をもつゼオライトを用いることにより構造の制御された一連のMo酸化物クラスターの合成に成功した。エタノールの酸化活性は、Mo単原子からなる酸化物種では極めて低いが、二量体では増大し、さらに四量体ではさらに20倍の活性となり、Mo酸化物のクラスターサイズの増大とともに飛躍的に大きくなることを見いだした。Fe酸化物クラスターは、ソーダライトケージ内でFe_6Oxクラスターを形成していることを明らかにした。Fe酸化物クラスターの触媒特性は、以前報告した。さらに、Co-Mo複合硫化物クラスターはCo_2Mo_2S_6クラスターとして細孔内に存在し、キュバン型構造をもつことを見いだした。クラスターのCoサイトのみが水素化脱硫活性に関与していることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] A.Carlsson: "The Structure of Iron Oxide Implanted Zeolite Y,Determined by High-Resolution Electron Microscopy and Refined with Selected Area Electron Diffraction" Chem.Eur.J.5(1). 244-249 (1999)
• [Publications] 岡本康昭: "脱硫触媒の活性サイト構造と分子設計の進歩" 表面. 37(2)(印刷中). (1999)
• [Publications] 岡本康昭: "Hydrogenation of Butadiene for the Characterization of Co-Mo Sulfide Catalysts" 石油学会誌. 42(2). 107-113 (1999)