ナノ構造制御による担持カーバイド触媒設計のための基礎的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740322
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 一國 伸之 千葉大学, 工学部, 講師 (40261937)
• Keywords: カーバイド触媒 / メソ細孔シリカ / XAFS / 透過型電子顕微鏡 / プロピルアミン分解反応 / モリブデン / ニオブ

Research Abstract

本研究では,近年注目を集めている規則的ハニカム細孔を持つメソポーラスシリカ(MCM-41, SBA-3等)を担体として新規な高機能カーバイド触媒の設計に関する知見を得るものである.実施1年目の本年は1.細孔内部への前遷移金属種の高分散担持,2.カーバイド種への転換,キャラクタリゼーション,触媒作用について検討してきた.特に,2の転換過程における細孔構造の崩壊について着目した.
1.モリブデンアンモニウム塩または五塩化ニオブを前駆体とすることでメソ細孔壁に組み込んだMoまたはNb触媒が調製できた.いずれの触媒もX線吸収スペクトル(XAFS)の解析から高分散していることが判明した.このうち組み込みMo触媒については光触媒としての応用が可能で,プロペンの光メタセシス反応に活性を示した.光触媒反応条件下のXAFS測定より,細孔壁内に組み込まれたMo種は反応進行に伴いMo-O-Si結合長が変化していくという構造変化を見いだした.
2.組み込みNb触媒をメタン・水素混合気流中,1173-1273Kまで比例昇温させることで,NbC種(NbC-SBA-3)へと転換した.X線回折パターンと透過型電子顕微鏡によるキャラクタリゼーションの結果,1273Kという高温処理後もSBA-3のハニカム構造は,結晶性が落ちてはいたがほぼ保持されていた.この時SBA-3へのNbの組み込み量を低濃度に制御しNb同士がある程度離れて存在するようにしたところ,NbCの生成は認められなかった.この時ハニカム構造が全く崩壊してなかったことから,SBA-3のメソ細孔構造の崩壊には組み込まれたNb種同士の凝集プロセスが必要である事が示唆された.NbCクラスターの凝集が著しいほど担体シリケートの崩壊が進行していた.また,プロピルアミン分解反応を行ったところ,細孔構造の崩壊が見られた高Nb導入量の触媒より細孔構造が保持された触媒の方が3倍以上の活性を示した.

Research Products

• [Publications] N.Ichikuni, T.Eguchi, H.Murayama, K.K.Bando, S.Shimazu, T.Uematsu: "Preparation of mesoporous silica anchored Mo catalysts and in-situ XAFS characterization under propene photometathesis reaction"Studies in Surface Science and Catalysis. (in press).