2022 Fiscal Year Research-status Report
セラミックス活性表面における水溶性白金族錯体の溶解性制御メカニズムの解明
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22K05188
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
岡田 敬志 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (30641625)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | PGM錯体 / 溶解性制御 / カチオン種 / アニオン種 / セラミックス表面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水溶性PGM錯体の溶解性に影響を及ぼすセラミックス中因子の調査において、以下の知見が得られた。プラチナ粉末、酸化剤（Air+KOH)、B2O3融体中に、Al2O3あるいはSiO2を加え、アルミナ坩堝内にて500℃で加熱した。その結果、いずれにおいてもPGM錯体の水や希酸に対する溶解性が低下した。Al2O3やSiO2は、PGMsの可溶化を阻害する効果を有するものと推察される。Ca(OH)2を添加した場合、水に対する溶解性が低下する一方、希酸に対する溶解性が向上した。このことから、カルシウム成分の添加によって、PGMsの可溶化を進行させつつ、その溶解性を制御することが可能である。また、添加成分のアニオン種を酸化物イオンではなく、フッ化物イオンに変えてPGMsの可溶化挙動を調べた。プラチナ粉末、酸化剤（Air+KOH)、B2O3融体中にKFを添加すると、PGMsの水溶化効率が向上することがわかった。以上のとおり、PGM錯体の溶解性を低下させる成分と向上させる成分を明らかにすることができた。
さらにセラミックス材料の表面構造の影響を調べるため、以下の検討を行った。プラチナ粉末、酸化剤（Air+KOH)、Ca（OH)2、B2O3融体をアルミナ板上にて500℃で加熱した。このとき、一部の実験にて、Na処理を施したアルミナ板を用いた。加熱生成物を水洗し、塩成分を除去したのち、得られた希酸溶解性プラチナ化合物のX線回折パターンを調べた。その結果、未処理のアルミナ板の場合、複数の回折ピークが観察された。一方、Na処理したアルミナ板の場合、回折ピークの数が減少し、特定のピークのみが観察された。SEM-EDSで希酸溶解性プラチナ化合物を観察したところ、Na処理したアルミナ板の場合、繊維状の物質が形成されていた。セラミックス表面の状態が、PGM錯体の結晶構造に影響を及ぼすことが示唆された。
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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
PGM錯体の溶解性に影響を及ぼす成分を複数明らかにすることができた。特に溶解性を低下させる成分と、向上させる成分の両方を見出すことができ、今後の反応機構解明に役立つ。また、Na処理したアルミナ板上にて、反応物を加熱すると、希酸溶解性プラチナ化合物の結晶成長の様子が異なることも示唆されており、この点も反応機構の解明に資する知見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、セラミックス表面におけるPGM錯体の形成挙動や溶解機構の解明に取り組む。その際、分析上の問題となるのが媒体として用いる塩成分であった。水溶性PGM錯体と添加剤として用いた塩成分が共存したままだと、PGM錯体の分析を困難なものにしてしまう。これに対して、Ca（OH)2を添加すると、水溶性PGM錯体が希酸溶解性化合物へと変化する。この状態にすると、塩成分を水洗除去し、希酸溶解性PGM錯体を分離することができ、分析が容易となる。この手法を生かし、今後の錯形成挙動や溶解機構の解明に取り組んでいく。
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| Causes of Carryover |
PMG試薬が高価であるうえ、使用する反応容器も使い捨てである。また、PGM錯体の溶解性に影響を及ぼす因子を探索するため、添加剤のみならず、加熱条件も変化させるなどして、挙動を調べる必要がある。そのような理由から、多くの加熱実験を系統的に行うことを想定していた。しかし、比較的早く傾向を見出すことができたため、加熱実験ではなく、生成物の分析により多くの時間を割くこととなった。その結果、当初想定したよりも加熱実験に用いるPGM試薬や反応容器の量が少なく、これによって次年度使用額が生じた。この分の使用計画だが、現在ロジウム試薬の価格が高騰し、特に高価なものとなっているため、その購入費用に充てる。
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