研究課題
特別研究員奨励費
水素吸蔵合金を触媒材料に応用し、高価なPdの代替となる高活性な触媒材料の開発を目指す。炭化水素の水素付加反応(水素化)は石油化学、製薬、ファインケミカルなど様々な分野で用いられる重要な反応である。炭化水素の水素化にはPd触媒が広く使用されるが、Pdが高価かつ少資源量であるため代替触媒の研究が行われている。Pd触媒に関して、Pdが水素を吸蔵し水素化物を形成することで触媒活性が向上することが知られている。水素吸蔵という観点から、水素吸蔵合金においても水素吸蔵に伴い触媒活性が向上することが期待される。本研究では、Ni基水素吸蔵合金に着目し、高活性なPd代替触媒材料の開発を目的に研究を行う。
不飽和炭化水素の多重結合への水素化は、石油化学、製薬など様々な分野で使用される重要な反応である。現状、この反応には高価かつ少資源量のパラジウム (Pd) 触媒が広く使用されており、代替触媒の研究が行われている。本研究では高い水素解離能力を有するニッケル (Ni) を含んだ水素吸蔵合金に着目し、一連の水素吸蔵合金として代表的な結晶構造を有し、かつ異なる水素化物を形成する水素吸蔵合金 (AB5型 (CaCu5型) 、A2B型 (Mg2Ni型) 、AB2型 (MgCu2型) ) における不飽和炭化水素の水素化特性の調査を行った。RENi5系の水素吸蔵合金では水素吸蔵に伴い触媒活性が向上した。一方で、Mg2Niでは水素化物の形成により触媒活性は低下した。CeNi2では変化はなかった。本研究の結果から、いずれの水素吸蔵合金においても合金内部から吸蔵水素が供給され、触媒反応に使用されることで触媒活性が向上するのではないと考えられる。RENi5-xAlxでは適切なREの選択、Al置換による水素吸蔵量の制御により、電子状態を最適化することでPdに匹敵するような非常に高い触媒活性が実現可能であることが示唆された。さらに、大気酸化を施したアモルファス相のCeNi2Hxの表面は酸素空孔を有するセリア (3価のCe) で構成されていた。大気酸化を施したアモルファス相のCeNi2Hxは酸素空孔を有するセリアを有効に利用できる反応への応用も期待できる。
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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MATERIALS TRANSACTIONS
巻: 63 号: 3 ページ: 343-350
10.2320/matertrans.MT-M2021202
130008163660
The Journal of Physical Chemistry C
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