| 研究領域 | 機能コアの材料科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04515
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター |
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研究代表者 |
吉田 要 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (00397522)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | ゼオライト / 触媒 / 構造解析 / イオン交換 / 吸着分子 / 多孔性材料 / 吸着 / 電子顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
環境電子顕微鏡によるガス雰囲気下でのゼオライト触媒構造解析を行い、ナノ細孔内での触媒機能部位と反応種との構造関係を明らかにする。ゼオライトは電子線照射への耐性が低いことから電子顕微鏡観察手法については十分に再検討した上で進めることとする。構造解析により得られる知見をもとに、ゼオライト触媒の設計指針を構築することが本研究の最終目標である。
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| 研究実績の概要 |
触媒カチオン担持型ゼオライトにおける触媒能発現メカニズムの解明を目的に、環境制御型電子顕微鏡を用いた原子スケールその場観察を行ってきた。ゼオライトは多孔性セラミックスの１種であり、共有結合結晶内に結晶構造として規定された径での細孔を形成する。こうした細孔内にはある程度交換可能なカウンターカチオンが存在しており、これに触媒能を有するカチオンへと置換することで分子選択性をもった触媒が形成される。また解析装置として用いる環境制御型電子顕微鏡はガス環境に置かれた試料のその場観察を可能とする特殊な装置であり、反応分子が存在する中で原子スケールでの構造観察が期待される。本研究内ではゼオライト触媒との化学的相互作用が考えられる複数種のガス環境で高分解能観察を試みてきたが、電子線照射によるコンタミ成分の蓄積などが課題となり実現には至らなかった。一方で触媒能を発現するサイトと考えられるカチオンについては直接観察が可能となり、イオン交換におけるサイトの選択性について特殊なメカニズムを明らかにすることができた。ゼオライトは電子線照射への耐性が低く、構造を維持して高分解能観察を行うには電子線照射を低減する観察条件の最適化が必要である。典型元素においてイオンの価数が異なるものをイオン交換してそのサイトを明らかにしたところ、価数の影響よりイオン径と細孔内径とのマッチングが吸着サイトの選択性に重要であることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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