表面化学的手法に基づいた担持二元金属ナノ粒子の調製とその触媒能の検討

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18293
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 多田 昌平 成蹊大学, 理工学部, 研究員 (60769941)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ナノ粒子 / 担持金属触媒 / 表面化学

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、表面化学的アプローチによる、well-defined な担持二元金属ナノ粒子の調製手法を確立することを目的とする。本触媒調製では空気不安定な有機金属錯体を用いるため、本年度はまず専用の設備を整えた。具体的には、以下の5つである。１）グローブボックスの導入、２）グローブボックス内への赤外分光光度計の設置、３）加圧オートクレーブの導入、４）真空焼成炉の作成、５）空気暴露せずに触媒を熱処理できるフローリアクターの作成。

次に、表面水酸基の制御を行うことを目的として、真空焼成したSiO2の赤外分光スペクトルをグローブボックス内で測定した。真空焼成前は、SiO2上に複数種の表面水酸基と吸着水が観測された。一方で、真空焼成を行うことで、孤立水酸基のみを触媒上に作ることに成功した。次に、孤立水酸基を有し、かつ金属Cuが露出した触媒を得るために、SiO2担持Cu触媒を真空焼成した。SiO2と同様に、表面水酸基としては孤立水酸基のみが観測された。しかしながら、この真空焼成過程において、SiO2担持金属触媒上に存在する金属Cuの酸化が確認された。孤立水酸基を有し、かつ金属Cuが露出した触媒を得ることができなかったが、SiO2担持Cu触媒の表面構造は熱処理過程に大きく依存することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、触媒表面の表面官能基が重要な役割を持っている。また、空気不安定な反応系であるため、表面官能基の観察には工夫が必要であった、今年度、グローブボックス内に赤外分光光度計を導入することができ、この観察が可能となった。

Strategy for Future Research Activity

まず、触媒の熱処理条件の最適化を行い、触媒表面の官能基の量・種類を制御する。調製した触媒に対して、H2気流下でinsitu XRDおよびinsitu XASを行い、合金の形成過程を議論する。調製した種々の触媒に対して水素吸着を行うことで、触媒調製法が表面構造に与える影響を検討する。また、これらの触媒に対して触媒反応試験を行うことで、触媒表面構造と反応活性の関係を精査する。

Causes of Carryover

当初の予定とは違い、グローブボックスを本研究で購入しなかったため、消耗品の支出計画が変更されたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

消耗品に使用。