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

• 研究課題/領域番号: 04J03780
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 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

研究概要

(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。

研究成果

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