ナノ秒オーダー時分割XAFS法による活性種のダイナミクス挙動解明研究

• Project/Area Number: 04J03780
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 鈴木 あかね 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 時間分解XAFS / 触媒の調製過程 / 水素吸着能 / 触媒 / XAFS / 時間分解 / 構造変化

Research Abstract

(1)Rh_6(CO)_<16>/Al_2O_3触媒の調製過程
Rh_6(CO)_<16>クラスターの前処理において、分子脱離、下地との相互作用、骨格の変化をDXAFS法により明らかにした。まずこの反応を行うに当たってラウエ型水冷固定型湾曲結晶機構の改良を行った。大強度ARへの移設に伴い、熱負荷が問題となり、また13keV以上では従来使用していたブラックよりラウエ型結晶機構の方がエネルギー分解能を向上させる。そこで冷却機構を備え付けたラウエ型冷却固定結晶を作製した。これにより熱負荷によるスペクトルの歪みが改善され、エネルギー分解能も向上した。Rh_6(CO)_<16>/Al_2O_3触媒の調製過程を真空雰囲気下で時間分解測定したところ固定化過程では、Rh-Rhの骨格とCOの変化に支配されていることが分かった。本研究では新規触媒調製の指針になった。また、装置改良により、安定性/分解能が良いスペクトルを得られることになった。
(2)Pt/MCM-41(zeolite)触媒のH吸脱着過程
Ptナノクラスター担持触媒は水素化反応等に対して高活性な触媒である..本研究では、DXAFS法を用い、水素化反応のH脱吸着過程の中間体を始めて検出した。DXAFSを用い3.5 wt%Pt/MCM-41触媒の水素吸着/脱離に伴う構造変化プロセスの逐次追跡し多段階反応で進行していることを捕らえ、DWから活性種の発熱温度を世界で始めて測定した。
ナノ秒時分割XAFSへ向けて:XSTRIPを用いたDXAFS法の高速化
DXAFSの高速化のため1μsecの信号蓄積時間を持つピクセルアレイ検出器(XSTRIP)を利用した装置の立ち上げおよび評価実験を行った。検出器をPDAからXSTRIPに変更することにより時間分解能は2msec→100psecに向上する結果が得られた。

Research Products

• [Journal Article] Time-resolved XAFS study on the supporting process of Rh_6 (CO)_16 cluster on・-Al_2O_3 (2006)
  • Author(s): A.Susuki, Y.Inada, M.Nomura
  • Journal Title: Cat.Today 111 Pages: 343-348
• [Journal Article] Retention of the octahedral metal fraiework of Nb and Mo hal ide clusters in catalytic decomposi tion of phenyl acetate to phenol and ketene (2006)
  • Author(s): S.Kamiguchi et al.
  • Journal Title: J.Mol.Cat.A : Chemical 253 Pages: 176-186
• [Journal Article] Sequential Reaction Intermediates in Aliphatic C-H Bond Functionalization Initiated by a Bis(・-oxo) dinickel (III) Complex (2006)
  • Author(s): J.Cho et al.
  • Journal Title: Inorg.Chem. 45.7 Pages: 2873-2885
• [Journal Article] 分散型硬X線吸収分光法による触媒反応追跡 (2006)
  • Author(s): 鈴木あかね, 丹羽尉博, 稲田康裕, 野村昌治
  • Journal Title: 放射光 19 Pages: 178-185
  • NAID: 10016973917
• [Journal Article] Time-resolved XAFS study on the supporting process of Rh_6(CO)_(16) cluster on γ-Al_2O_3 (2006)
  • Author(s): A.Suzuki, Y.Inada, M.Nomura
  • Journal Title: Cat.Today 111 Pages: 343-348
• [Journal Article] Retention of the octahedral metal framework of Nb and Mo halide clusters in catalytic decomposition of phenyl acetate to phenol and ketene (2006)
  • Author(s): S.Kamiguchi, T.Mori, M.Watanabe, A.Suzuki, M.Kodomari, M.Nomura, Y.Iwasawa, T.Chihara
  • Journal Title: J.Mol.Catal.A : Chemical (In press)
• [Journal Article] Sequential Reaction Intermediates in Aliphatic C-H Bond Functionalization Initiated by a Bis(μ-oxo)dinickel(III)Complex (2006)
  • Author(s): J.Cho, H.Furutachi, S.Fujinami, H.Ohtsu, T.Tosha, O.Ikeda, A.Suzuki, M.Nomura, T.Uruga, H.Tanida, T.Kawai, K.Tanaka, T.Kitagawa, M.Suzuki
  • Journal Title: Inorg.Chem. 45 Pages: 2873-2885
• [Journal Article] 時間分解XAFSの現状と将来 (2006)
  • Author(s): 鈴木あかね, 稲田康宏, 野村昌治
  • Journal Title: 触媒 47 Pages: 316-321
  • NAID: 10016647865
• [Journal Article] Catalytic dehydrogenation of aliphatic amines to nitriles, imines, or vinylamines and dealkylation of tertiary aliphatic amines over halide (2005)
  • Author(s): S.Kamiguchi, A.Nakamura, A.Suzuki, M.Kodomari, M.Nomura, Y.Iwasawa, T.Chihara
  • Journal Title: J.Catalysis 230 Pages: 204-213
• [Journal Article] Time-Resolved Energy-Dispersive XAFS for in-situ Characterization of Nano-Structures and Catalysts (2005)
  • Author(s): Y.Iwasawa, A.Suzuki, M.Nomura
  • Journal Title: Physica Scripta T115 Pages: 59-65
• [Journal Article] XAFS study on the local structure of zirconium containing mesoporous silicas, Zr-MCM-41 and their catalytic properties (2005)
  • Author(s): A.Yamaguchi, M.Yokoyama, A.Suzuki, Y.Iwasawa, H.Sakai, M.Yuasa, M.Abe
  • Journal Title: Physica Scripta T115 Pages: 834-836
• [Journal Article] In-situ DXAFS法による時間分解触媒活性種の解析 (2005)
  • Author(s): 鈴木あかね, 岩澤康裕, 野村昌治
  • Journal Title: 表面 9(印刷中)
  • NAID: 40006701167
• [Journal Article] Time-Scale and Sequence of Dynamic Structural changes in a MgO-Attached Ruthenium Cluster Catalyst Observed by in Situ Time-Resolved DXAFS (2004)
  • Author(s): A.Suzuki, A.Yamaguchi, T.Chihara, Y.Inada, M.Yuasa, M.Abe, M.Nomura, Y.Iwasawa
  • Journal Title: J Phys.Chem.B 108 Pages: 5609-5609
• [Journal Article] Dispersive XAFS Study on Dynamic Structural Changes of a Rh/Al_2O_3 Catalyst during CO Adsorption and Desorption (2004)
  • Author(s): Y.Iwasawa, A.Suzuki, M.Nomura
  • Journal Title: Phys.Scripta T115(印刷中)
• [Journal Article] A Time-resolved DXAFS Study of CO-induced Disintegration of Surface Rh-Clusters (2004)
  • Author(s): A.Suzuki, M.Nomura, Y.Iwasawa
  • Journal Title: Photon Factory Activity Report PartA Highlights and Facility Report 2003 Pages: 9-9
• [Journal Article] Dispersive XAFS Study on Structural Transformations of [Ru_6C] Clusters Attached on MgO Surface under Vacuum and CO/H_2 (2004)
  • Author(s): A.Suzuki, A.Yamaguchi, T.Chihara, Y.Inada, M.Yuasa, M.Abe, M.Nomura, Y.Iwasawa
  • Journal Title: Photon Factory Activity Report PartB 2003 Pages: 9-9
• [Journal Article] 高速光電子分光法による表面反応のその場追跡法の開発 (2004)
  • Author(s): 鈴木あかね
  • Journal Title: 化学と工業 57 Pages: 1303-1303
  • NAID: 10014155920