2020 Fiscal Year Annual Research Report
半導体ナノシートのヘテロ接合に立脚した新たな触媒設計法の開拓
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19K22078
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岸本 史直 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00835738)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 固体触媒 / 半導体接合 / ナノシート / オレフィンメタセシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
層状タングステン酸塩H2W2O7・nH2Oをアルキルアンモニウムの濃厚水溶液中で処理することで、層状構造が剥離し安定なタングステン酸ナノシート溶液が得られた。このナノシート溶液を母液として、以下2種類の構造の触媒を作製してプロピレンを原料としたオレフィンメタセシス反応に対する活性試験を行った。
(a)ナノシート溶液にSiO2担体粒子を分散させて蒸発乾固することで、タングステン酸ナノシート担持SiO2触媒を作製し、従来の酸化タングステン担持SiO2触媒との比較を行った。これらの触媒を700°Cで空気中前処理したところ、酸化タングステン担持SiO2触媒では単斜晶WO3に帰属されるX線回折が発現した一方で、タングステン酸ナノシート担持SiO2触媒では結晶由来のX線回折が観測されなかった。すなわち、タングステン酸ナノシート担持SiO2触媒にはWOx種が高分散に固定化されていると考えられる。タングステン原子数を基準にしたターンオーバー数に基づいてプロピレンメタセシス触媒活性を比較したところ、タングステン酸ナノシート担持SiO2触媒が有意に高い活性を示した。赤外分光測定などからもWOx状態の違いが観測されており、ナノシートを前駆体として用いることで高分散・高活性なアルケンメタセシス触媒が得られることが分かった。
(b)スピンコート法を利用してナノシート溶液をSi単結晶基板に塗布し、焼成によって基板上に厚さ1 nm程度の単層タングステン酸ナノシートを作製した。X線光電子分光法によってSi基板と接合したタングステン酸ナノシートの電子状態評価を行った。感染症禍の影響で触媒活性評価に遅れが生じており、閉鎖循環型触媒評価装置を用いたタングステン酸ナノシート/Si基板触媒の触媒活性と電子状態との相関解明を早急に行う予定である。
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