2018 Fiscal Year Annual Research Report
Lattice defects (nano-twin) and origin of activity for bulk metallic catalysts
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15H02299
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
蔡 安邦 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90225681)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺内 正己 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30192652)
亀岡 聡 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (60312823)
高倉 洋礼 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30284483)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リーチング / 格子欠陥 / 触媒活性 / 双晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度において、ポーラスAuにもアセチレンの水素化に高い触媒活性という想定外の結果が得られたので、その解明のために新たな実験と計算を行った。また、ポーラスAuの他に同じ高密度のナノ双晶を示す金属（Cu）についても検討した。2018年度の実績を以下にまとめる。
(1) 本研究で作製したポーラスAuはアセチレンの水素化においてAuナノ粒子やAu-Agから作製されたポーラスAuに比べて圧倒的に高い活性を示すことを明らかにした。
(2) アセチレンの水素化に高い活性を示すのに、水素分子の解離吸着する能力が必要となる。これまでCN(配位数)=6のサイトにおいて水素分子を解離吸着する能力を示さない。そこで、W-chainの端に存在する原子を考慮すると、CN=5のサイトが新たに現れる。さらに汎関数密度法の計算によりこれらCN=5のサイトを計算したところ、水素分子を吸着解離することができることを明らかにした。これより、本研究で開発した高密度ナノ双晶を有するポーラスAuは、従来のAuナノ粒子やポーラスAuにない活性サイトを有することが明らかとなった。
(3)同様にAl2Cuから作製されたポーラスCuのリガメントにおいても、さらに高密度（2nm間隔）のナノ双晶が存在することが確認された。これらのポーラスCuには極めて高い酸化能力を示している。ポーラスCuが大気中に露出するとすかさず酸化されてしまうので、触媒反応に供与するができない。また、エネルギー計算により、W-chainサイトは酸化の核になることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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