2019 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study of structure-activity relationship for soft Lewis acidity of noble metal nanocluster catalysts
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17K05752
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
奥村 光隆 大阪大学, 理学研究科, 教授 (40356712)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ソフトルイス酸的触媒活性 / 貴金属担持クラスター触媒 / 理論計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該研究で、貴金属クラスターおよび貴金属担持クラスター触媒のソフトルイス酸的触媒活性の発現機構を理論的に検討した。
孤立クラスターを用いた3,4-DABEの異性化反応に関してクラスターサイズと電荷を変化させて検討を行ったところ中性クラスターよりも正電荷を帯びたクラスターの方が一般的に触媒反応の活性化障壁が低下することが明らかとなった。特に吸着サイトとなる金属原子の有する正電荷の大きさが大きくなると活性化障壁が低下するという明確な相関があることが理論計算から明らかとなった。その中でも特に金クラスターは活性化障壁が中性状態であっても比較的低く、触媒として有望であることが示された。
次に、この金クラスターをセリアなどの担体に接合したモデル構造を作成し、このモデル触媒での3，4－DABEの異性化反応に関しても理論計算を行った。まず、金10核クラスターがセリア担体上に固定化されると、孤立クラスターとはことなり、界面に存在する金原子のみが正電荷を帯びた。其の結果、界面近傍の金を活性点とした場合と界面から離れた第2層の金では活性が異なり、界面では活性化障壁が低下するのに対して、界面から離れたサイトでは中性クラスターに近い活性化障壁となることが明らかになり、理論計算からもヘテロ接合界面が大変重要であると言うことが明らかになった。
またサイズが異なる金14核クラスターをステップエッジが存在するセリア表面に固定化をしたモデルについても検討を行った。このモデルでは界面から離れた第2層で触媒活性を検討したところ、活性化障壁が金10核クラスターモデルの場合よりも若干低下した。これは、クラスターの接合がフラットな面に担持した場合よりも強くなっていることに起因すると思われる。
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Research Products
(9 results)
