2020 Fiscal Year Research-status Report
カチオン性サイトを持つ金ナノ粒子触媒の構築と有用化合物変換反応への展開
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19K05152
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
石田 玉青 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (90444942)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / SMSI / ハイドロキシアパタイト / 層状複水酸化物 / アルケンの異性化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハイドロキシアパタイト(HAP)担持金ナノ粒子触媒が酸化的雰囲気下での熱処理によって強い金属―担体相互作用(SMSI)を発現することを利用した触媒反応開発を行った。HAP中の金属イオン、アニオンを置換した種々の置換HAPを担体として検討した結果、リン酸イオンをフッ化物イオンに置き換えると金粒子径が増大し、リン酸イオンが金ナノ粒子の安定化に寄与することが分かった。一方、CaをSrや一部Ceに置換した置換HAPを担体に用いると、同じ調製条件ではより小さな金粒子を担持することが出来た。
また、金粒子サイズ同程度の粒子径であっても、Sr, Ce置換HAPでは金のカチオン性が増大することを、CO分子をプローブとする拡散反射型赤外分光(DRIFT)測定より明らかにした。また、酸化的雰囲気で焼成したAu/置換HAP触媒は、全てSMSIを発現することを透過型電子顕微鏡観察から確認し、還元的雰囲気で焼成した場合よりも、金のカチオン性が増大することを確認した。DRIFTから見積もった金の電子状態と、3,4-ジアセトキシ-1-ブテンの異性化反応に対する触媒活性との間に相関性が見られ、よりカチオン性の高い金/置換HAPが高い触媒活性を示すことを明らかにした。
更に、剥離した層状複水酸化物(LDH)ナノシートを用いて、シリカ担持金ナノ粒子(Au/SiO2)表面を被覆する触媒の開発も行った。CoとAlを含むLDHナノシートをAu/SiO2に吸着後、CO酸化反応を行うと、約250℃で急激にCO転化率が上昇し、この温度はLDHが酸化物に変換する温度におおよそ一致していた。また、LDHが酸化物に変換した後、触媒を室温まで冷却してもCO酸化活性が維持された。このようにLDHを出発として得られた触媒は元のAu/SiO2よりもCO酸化活性が向上することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は新型コロナウイルスの影響で年度当初の研究が遅れたものの、置換HAPにおける金属イオンが担持金ナノ粒子の電子状態に影響を与え、金の電子状態制御によりアルケンの異性化反応において高い触媒活性を発現させることができ、現在論文執筆中である。また、LDHを用いて金粒子を被覆する触媒設計に新しく取り組むことができたことから、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
SMSIを発現する金属酸化物やHAPなどの無機物は種類が限定されており、今後無機ナノシートを用いて、金粒子を被覆する新たな触媒開発を行う。
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[Presentation] Effects of solid acidity of the support on the selective catalytic oxidation of NH3 by the niobium oxide supported precious metals catalysts2020
Author(s)
M. Lin, B. An, Y. Jikihara, Y. Fukui, T. Nakayama, S. Yasui, T. Takei, T. Shishido, T. Ishida, M. Haruta, T. Murayama
Organizer
第126回触媒討論会
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