2023 Fiscal Year Annual Research Report
球状中空体を利用したNiサンドイッチ型触媒の創製とその還元特性評価
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21K14665
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
外山 直樹 日本大学, 生産工学部, 助教 (60845410)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 球状中空シリカ / ニッケル / 担持触媒 / 還元反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高活性を維持できる担持触媒の創製を目指して，球状中空シリカ担持Niサンドイッチ型触媒を提案した．球状中空シリカは，ポリスチレン粒子をテンプレートとしたゾルーゲル法で合成した．均一な形状かつ高い比表面積を有する球状中空シリカを担体としてNiを担持させ，球状中空シリカ担持Ni触媒を合成する．さらにその上からシリカコートすることによってNi触媒をサンドイッチ状に挟む方法で目的の触媒を得る．
2021年度の研究において，担体である球状中空シリカの粒径や壁厚といった幾何学的な構造制御を行い，それぞれの試料にNi金属を担持させて球状中空シリカ担持Ni触媒の合成を行った．このとき，粒径が小さく中空壁厚が薄い球状中空シリカにNiを担持させた試料が4-ニトロフェノールの還元反応に対して高い活性を示すことを見出した．
2022年度の研究では、最適化した球状中空シリカにNiを担持させるときのpHの検討を行い，塩基性下で担持させることで活性が向上することを見出した．さらに反応時に発生する水素を測定できるガスビュレット装置の構築を行った．以上のように，同時反応で進行している水素発生量を評価できる環境を整えた．一方で最適化した球状中空シリカにNiを担持させた試料にさらにその上からシリカ層のコートを試みたが，シリカ層の形成ならびにNiの固定化ができないといった課題が明らかになった．
2023年度の研究では，昨年度に引き続きサンドイッチ型触媒の合成を試みたが，改善が困難でシリカコートでNiが埋没してしまう可能性があるため，高い活性を示した粒径が小さく中空壁厚が薄い球状中空シリカにNiを担持させた試料を用いて耐久性の評価を行った．担持させていないNiと比較して高い耐久性を示すことがわかった．
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