| 研究概要 |
1.本研究は典型的なアルカリ土類酸化物MgOの粉末を対象とし, その表面での反応中心, 特にCOガスの吸着酸化及び吸着CO-格子酸素間の交換反応の起るサイトとそのごの反応機構を明かにするのが目的である.
2.実際ではX線照射によって生成した表面中心(Fs^+,Vs^-)とガス吸着生成ラジカルのESR測定を主とし, 熱脱離ガス分析(TDS)と分子軌道法(MD)計算による検討を加えた. 試料粉末(Johnson-Matthey)をESR試料管中で排気しながら900°C5h熱処理して試料管内到達眞空度3×10^<-7>Torrを得た. ガス導入時等の試料温度は本年度補助金によるコールドガス供給器によって制御した. ESRはJES-PE-3Xにより, TDSはQマスによってそれぞれ測定した.
MO計算ではMgO数分子のクラスターに点電荷を配置して反応サイトのモデルとし, ab initio 3-21G(+G)によって反応前後の全エネルギーの変化を求めた.
3.研究結果これまでに次の点が明らかになった. (1)導入圧10^<-3>Pa以下のCOガスは90〜250Kの温度でFs^+,Vs^-を含むMgO粉末に吸着すると, Longmuir-Hinshelwood型機構によってVs^-を消滅させ, CO^-_2を生成する. CO吸着熱とラジカル生成反応の活性化エネルギーは各12KJ/mol,18KJ/molと評価された. (2)COの低温吸着後MgOを昇温すると, 約250Kで次の反応が進行する:CO^-_2-Fs^+型中心+CO(gas). 以上はSurface Sci.に発表したが, 実にCO^<18>ガス吸着後のTDSより, 脱離CO(gas)の酸素の相当部分は格子酵素であることを見出した. (3)MO計算では, CO分子が(001)面ステップサイトの低配位酸素イオンを取り込み, CO_2状態をとることを見出した.
4.次年度以降は, 高速掃引ESR等によって室温以上での交換反応機構, CO^-_2の挙動等の研究を予定している.
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