遷移金属酸化物の水素誘起高表面積化と表面機能の制御

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25410199
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 松田 剛 北見工業大学, 工学部, 教授 (10199804)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大野 智也 北見工業大学, 工学部, 准教授 (90397365)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 多孔質材料 / 酸化モリブデン / 水素還元 / 固体酸 / モリブデン窒化物

Outline of Annual Research Achievements

昨年度での研究で、Mo平均価数3.9～1.2のPt/MoOxのNH3-TPD測定では、NH3の脱離だけでなく、窒素はほとんど生成しないが水素と水の生成が見られることを明らかにし、NH3-TPDでMoOxが窒化している可能性を指摘した。そこで、NH3-TPD測定をしたPt/MoOxの昇温酸化(TPO)を行い、Mo窒化物生成の有無を確認した。その結果、300-600℃の温度域で窒素の生成がみられ、Mo窒化物が生成していることを確認した。窒素生成量はMo平均価数3.0～2.0で最大となった。NH3-TPDでのNH3脱離量とTPOでのN2生成量の合計を酸量としてシクロプロパン異性化活性との関係を検討したところ、Mo平均価数3.9以外の触媒では相関がみられた。Mo平均価数3.9の触媒は他の触媒に比べて活性劣化が著しく大であることから、この触媒が相関から外れるのは活性劣化のためと推測した。
Pt/MoO3の表面積は還元時の水素流速の影響を受け、水素流速が小さい程、還元速度が小さくなり多孔質でより高表面積のPt/MoOxが生成することを報告した。還元速度は温度の影響を受けることから、表面積に及ぼす還元温度の影響を検討した。水素流速に関わりなく還元温度の上昇とともに還元速度は大となった。水素流速5 mL/minでは、400℃と500℃で還元した試料の表面積に相違は見られなかったが、600℃還元では400℃および500℃還元に比べて表面積が低下した。400℃および500℃で還元した試料を不活性ガス中600℃で処理しても表面積に変化は見られなかった。これらのことから、還元速度がある程度大きくなると表面積に影響を与えることが示された。しかし、水素流速60 mL/minで500℃還元と水素流速5mL/minで600℃還元を比べると、水素流速60 mL/minで500℃、9時間還元したときがMo平均価数0.6で表面積が94m2/g、水素流速5mL/minで600℃9時間還元したときがMo平均価数0.6で表面積が163m2/g、大となり、還元速度以外の因子も高表面積化に影響している可能性が示唆された。