触媒反応と電気化学反応による新表面の合成

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04205027
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 虔一 東京大学, 物性研究所, 教授 (00016718)
• キーワード: Rh / Pt(100) / NOx還元触媒 / 電気化学的表面創成 / NO,O_2の吸着

研究概要

我々はNOx還元除去触媒として優れた機能を持つPt-Rh合金触媒の特性は、表面第一層と第二層間でのPtとRh原子の分配が、反応条件で容易に変化することに直接起因する事を見いだした。即ち、清浄表面は、第一層にPtが多くなり、第二層にRh原子が多くなるような分配となり、第三層から深いところはバルク組成となっている。清浄表面の組成が変化する温度は950K以上であるが、この表面にO_2やNOを吸着させると、それより500K以上低い400Kで、第一層のPtと第二層のRh原子は容易に入れ替わりp(3x1)構造のRh-Oのoverlayerが生成する。このoverlayerで覆われた表面が、触媒として機能する表面であると推論した。この推論を証明するために、Pt(100)表面に電気化学的にRhイオンを析出させた表面を作り、実験を行なった。先ず、超高真空系に直結した電気化学実験を行なえる反応容器と溶液セルを作り、超高真空で作った(5x20)構造の清浄なPt(100)表面を、一気圧の高純度Ar中で超純水で作った10^<-3>M H_2SO_4+10^<-5>M Rh^<+3>溶液に結晶の一方の表面だけが接するようにし、電気化学的な実験を行った。Rhイオンの濃度を低くし、cyclic voltamogramを12回繰り返すことでQ_<Rh>=0.4の表面を得た。このようにして作ったRh/Pt(100)表面を超高真空装置に引込LEED,XPSで表面を調べた後、NOあるいはO_2中で昇温しながら表面の構造変化をLEEDで調べたところ、yaku340Kで先ずストリーク状になり、つずいて400K近くで非常に明瞭なp(3x1)スポットに変化することを見つけた。この表面は _2Rh-Oのover-layerで覆われたPt-Rh(100)合金表面と同じであり、触媒としての機能を持つ表面を合成できた事になる。

研究成果

• [文献書誌] M.Taniguchi,K.Tanaka T.Hashizume,T.Sakurai: "Ordering of Ag-O chains on Ag(110) Surface" Surface Science Letters. 262. L123-128 (1992)
• [文献書誌] M.Taniguchi,K.Tanaka T.Hashizume,T.Sakurai: "Boundary Structures of the (nxl) Added Rows of Ag-O Chains on Ag(110) Surface" Chemicahl Physics Letters. 192. 117-121 (1992)
• [文献書誌] H.Hirano,K.Tanaka: "A Reason for the Structure lnsensitive Catalytic Activity of Ni(100) and Ni(111) Surfaces for the Methanation Reaction of CO." J.Catalysis. 133. 461-466 (1992)
• [文献書誌] K.Tanaka: "lntermediate Compounds Formed on Metal Surfaces during Catalysis" Progress of Theoretical Physics. 106. 419-431 (1992)
• [文献書誌] H.Hirano,T.Yamada,K.Tanaka,J.Siera,B.E.Nieuwenhuys: "Mechanisms of the Various Nitric Oxide Reduction Reactions on a Pt-Rh(100) Alloy Single Crystal Surface" Surface Sciences. 262. 97-112 (1992)
• [文献書誌] H.Hirano,T.Yamada,K.Tanaka,J.Siera,B.E.Nieuwenhuys: "The Reduction of Nitric Oxide by Hydrogen over Pt,Rh and Pt-Rh Single Crystal Surfaces." 10th lnternational Congress on Catalysis. (1992)