2018 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Highly-Active Catalysts That Convert Methane into Methanol
| Project/Area Number |
17K19040
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
根岸 雄一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
|
| Keywords | 光触媒反応 / メタン / メタノール / 金属クラスター / 助触媒 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年，メタンをメタノールに効率良く変換する方法論の開発が注目を集めている。こうした変換反応に光触媒反応を用いると，より温和な条件にて反応を進行させることが可能であるが，現状では活性に課題が残されており，その実用化にはさらなる改良が不可欠である。我々は，そうしたメタンをメタノールへと変換する光触媒に対して，活性部位（助触媒）として金属クラスターを表面に担持させることでその活性向上に取り組んだ。その結果，メソポーラス酸化タングステン及びメソポーラス酸化チタン上に，粒径1 nm程度の極微細な金属クラスター（Ag，Ni，もしくはCoクラスター）を狭い分布幅で担持させることに成功した。光触媒活性の測定より，どちらの光触媒においても，こうした助触媒の担持は，活性向上に有効であることが明らかになった。金属クラスターを担持させることにより，電子とホールの電荷分離が促進され，それによりホールが効率よく消費されたため，活性が向上したと推測される。今回用いた金属クラスターの中では，メソポーラス酸化タングステンについてはCoクラスターが，メソポーラス酸化チタンについてはAgクラスターが最も高い助触媒効果を示した。このことは，助触媒の元素は，光触媒に応じて，適切に選択する必要があることを示している。今回の実験では，反応表面積を高めるため，助触媒粒子の粒径を1 nm程度まで抑えている。しかしながら，そうした助触媒粒径が必ずしも反応促進に最適であるとは限らないであろう。そこで今後は，助触媒の粒径と活性の相関についても明らかにしたいと考えている。また，反応をより加速させるためには，励起電子についても，それらを効率よく消費する方法を考える必要があるであろう。また，放射光実験や電気化学実験を行うことで，電子/幾何構造と活性の相関についても深い理解を得たいと考えている。
|
Research Products
(18 results)
