2005 Fiscal Year Annual Research Report
赤外線化学発光分光による触媒反応励起分子の検知・役割解明・利用
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17560679
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
国森 公夫 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (60132990)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨重 圭一 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教授 (50262051)
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| Keywords | 赤外線化学発光 / 振動励起分子 / 触媒反応ダイナミクス |
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| Research Abstract |
Pd単結晶(Pd(110),Pd(111))上のCO酸化(CO+O_2)反応およびCO+NO反応で生成した振動励起CO_2分子の赤外発光スペクトルを測定・解析し、活性錯体の構造と反応ダイナミクスについての情報を得ることに成功した。表面構造の規定された単結晶表面上での測定は、世界的に初めてである。CO+O_2反応では、低温側のCO被覆率が高い条件で、CO_2分子の逆対称伸縮振動が極端に励起され、直線的な活性錯体をとることが示唆された。CO+NO反応では、Pd(110),Pd(111)表面で活性の著しい構造敏感性が示され、本研究の実験条件(10^<-2>Torr)ではNOの解離が律速でステップで解離が起こっていることが示された。今まで、10Torrでの活性測定例があったが、著しい構造敏感性は観測されなかった(律速段階の相違)。もちろん、単結晶表面でのCO+NO反応の赤外発光測定は、本研究が世界で初めてである。高温側でCO+O_2反応に比べ振動励起されており、特にCO_2分子の曲がり振動が励起されていることがわかった。これは、NOから解離した発生期の酸素原子(ホットな励起原子)が反応に関与しているためと解釈される。
ヒータブル分子線を用いて、メタン(CH_4)の部分酸化反応による合成ガス(CO+H_2)の生成反応の研究も行った。CH_4を並進・振動励起することにより、確かに反応活性が向上すること、特に水素の生成活性が著しく増大することを確認した。この反応系については、次年度も引き続き詳しく検討する予定である。
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