2016 Fiscal Year Research-status Report

微分電気化学質量分析法によるPt単結晶電極上の直接水素化電解反応の解析

Research Project

Project/Area Number	16K06853
Research Institution	University of Yamanashi
Principal Investigator	脇坂暢山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40377601)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	微分電気化学質量分析装置 / 水素化電解 / 白金 / キシレン / Langmuir-Hinshelwood機構
Outline of Annual Research Achievements	平成２８年度は、微分電気化学質量分析(DEMS)装置の作製と白金電極上のベンゼン誘導体(ベンゼン、トルエン、キシレン)の水素付加反応の活性評価を行った。 DEMS装置に関して、小型ターボ分子ポンプを購入し、排気系の立ち上げを行った。しかし、パーツの調達が遅れたため、装置全体の完成には至らなかった。単結晶電極に先立ち、白金黒電極を用いてマイクロエマルション中におけるトルエンの水素付加反応実験を行った。界面活性剤にドデカンスルホン酸ナトリウム、補助界面活性剤にt-ブチルアルコール、電解質に1 M硫酸溶液を用いたマイクロエマルションの系において、白金黒電極は高い水素付加活性を示し、水素発生より60 mV以上高電位から水素付加電解電流が立ち上がった。このことから、水素付加反応は、発生した水素と芳香環が反応するのではなく、溶液中のプロトンと芳香環が直接反応することが明らかとなった。三つの構造異性体を有するキシレンの水素付加電解を白金黒電極を用いて行い、水素付加反応メカニズムに関するさらなる知見を得た。オルト、メタ、パラいずれの異性体においても、芳香環の水素付加反応は進行し、ジメチルシクロヘキサンが高いファラデー効率で得られた。生成したジメチルシクロヘキサンはシス体が支配的であり、Langmuir-Hinshelwood機構で水素付加が進行することが示唆された。ファラデー効率、生成物のシス/トランス比はメチル基の導入位置により異なり、キシレンの吸着配向が反応機構に大きく影響しているのではないかと考えられる。これらの知見は本研究の目的である反応メカニズムの解明に不可欠であり、部分的に平成２８年度並びに平成２９年度の目標を達成した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の計画では平成２８年度中にDEMS装置の作製とその性能評価を行う予定であったが、排気系の立ち上げは完了したものの、パーツの調達が遅れたため装置全体の完成には至らなかった。また、白金多結晶電極を用いた活性評価実験において本研究の目的である水素付加反応のメカニズム解明に大きく前進したものの、専用セル制作が間に合わず、単結晶電極を用いた測定には至らなかった。
Strategy for Future Research Activity	。平成２８年度予定していたDEMS装置作製が遅れている一方、当初平成２９年度に予定していた水素付加反応のメカニズム解明は平成２８年度中におおよそ達成された。このため、平成２９年度はDEMS装置の作製に注力し、その性能評価まで年度内にこぎつける。また、単結晶測定用セルを完成させ、水素付加反応における原子配列効果を明らかにする。