2015 Fiscal Year Research-status Report
サイズ・形状が制御された触媒粒子を内包するためのメソ多孔体調製
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15K14223
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
山田 裕介 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30358270)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メソ多孔体 / シリカナノ粒子集合体 / アンモニアボラン / 光触媒 / 水素発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
球状のシリカナノ粒子の集合体を利用してできるメソ多孔体の内部に、その細孔よりも大きな触媒ナノ粒子であっても内包できる簡便なコア-シェル触媒調製法を確立し、タンデム触媒などの高機能固体触媒の開発への応用を目指すした研究を行っている。本年度は、シリカナノ粒子の集合体を触媒担体として用いてミクロンサイズの酸化銅粒子を内包した複合化触媒を調製し、アンモニアボラン加水分解による水素発生反応への応用を検討した。その結果、シリカアルミナナノ粒子と酸化銅粒子の比率がその耐久性に大きな影響を及ぼすことがわかった。この複合化触媒は、複合化せずに酸化銅粒子のみを用いた場合に比べると繰り返し耐久性が約３倍に向上した。また、シリカナノ粒子の表面に三価のアルミニウムイオンを添加してカチオン交換サイトを生成させることで、カチオン性の有機光触媒を固定化することにも成功した。この有機光触媒は、シリカアルミナナノ粒子の表面をほぼ単層で完全に覆うことができた。その結果、シリカアルミナナノ粒子複合体の内部にできた間隙内で水素発生触媒として機能する白金ナノ粒子と複合化させた際には、全ての白金ナノ粒子が複数の有機光触媒に取り囲まれる構造となる。この構造は丁度、天然の光合成系において光捕集のために複数のポルフィリン分子が配されているのと同様の構造である。この複合化触媒を用いて光触媒水素発生反応を行ったところ、通常のメソ多孔性シリカアルミナを用いた場合に比べて効率のよい水素発生が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、平成２７年度は酸化銅粒子とシリカナノ粒子の複合化を行う予定で、シリカナノ粒子表面へのカチオン交換サイトの導入や有機光触媒の固定化に関する研究は平成２８年度に行う予定であった。しかし、現時点で既にこれらの目標を達成しており、光触媒水素発生反応にも成功しており、当初予定した計画以上の進展が見られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、より難易度が高い有機光触媒を用いた水の酸化反応の検討や、この系の水素発生触媒との複合化にも取り組んでいく。
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| Causes of Carryover |
本年度、当該予算でスピンコーター（216万円）を購入する予定であったが、大阪市立大学へと異動したため、当該装置の設置スペースの確保ができなかった。また、近隣研究室において、当該物品の代替品を貸借できたため、今年度の購入を見送った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度、光触媒反応系において大きな進展が見られた。そのため、光触媒反応を行うのに必要な消耗品など新たな物品の購入を予定している。特に、水の酸化触媒に有効な酸化イリジウムや酸化ルテニウムの購入に多くの費用が必要になるので、それらを購入するために用いる。また、新たに光源を購入し光反応を行うことができる環境を整える。
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