ゼオライト触媒表面における原子配列構造と吸着分子配列・配向構造のin situ決定

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09875193
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 小宮山 政晴 山梨大学, 工学部, 教授 (60150257)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / ゼオライト / ピリジン / ピコリン / 液相吸着 / 分子像

研究概要

本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)により、ゼオライト表面上での吸着分子の配列・配向構造を吸着の「その場」である液相でin situ観察し、その結果を半経験分子軌道法などにより理論的に解明した。すなわち、
(1) 天然ゼオライトであるヒューランダイトおよびスティルバイトの劈解(010)面における原子配列を水中観察した。その結果、劈解表面がバルク終端していることを明らかにした。
(2) これら二種のゼオライト(010)表面にピリジン塩基分子(ピリジン、ピコリン)を液相吸着させた系のin situ AFM分子像の観察に成功した。
(3) 上のin situ AFM像から、ピリジン塩基分子の配列・配向構造を決定した。すなわちピリジンはゼオライト表面で二次元の六方晶を形成し、ピリジン環は表面平行から傾いて吸着していた。一方β-ピコリンは、配列・配向構造はピリジンのそれと類似していたが、メチル基の位置から推定して、通常予想されるN-corner on配向ではなく、edge on配向で吸着していることが予想された。
(4) AFMより観察、推定された配列・配向構造の妥当性を、半経験分子軌道法ならびに分子力学法により検討した。これら理論計算の結果は、AFM観察とそれより得られた吸着配向構造の推定を裏付けた。

研究成果

• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Liquid-phase Adsorption Process of β-Picoline on Stilbite(010)Examined by Atomic Force Microscopy" Journal of Vacuum Science and Technology,B. 15. 1325-1329 (1997)
• [文献書誌] Tsjimichi Kazuya: "Simulation of Atomic Force Microscopy Images of Cleaved Mica Surfaces" Journal of Physical Chemistry,B. 101. 4260-4264 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Adsorption Characteristics of Phyridine Bases on Zeolite(010)Examined by Atomic Force Microscopy(AFM)" Studies on Surface Science and Catalysis. 109. 185-191 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Atomic Force Microscopy Images of MgO(100)and TiO_2(110)under Water and Aqueous Aromatic Molecule Solutions" Applied Surface Science. 120. 125-128 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Ambient Atomic Force Microscopy Images of Natural Zeolite and their Interpretation by Molecular Simulations" Applied Surface Science. 121. 543-547 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Adlayer Formation of DNA Base Cytosine over Natural Zeolite Heulandite(010) Surface by AFM" Applied Physics, A. 66. S635-S637 (1998)
• [文献書誌] Hai-Ming Wu: "A Study of Local Processing on Solid Surfaces with Atomic Force Microscopy" Japanese Journal of Applied Physics. 37. 3816-3819 (1998)
• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Self-Assembly of Aromatic Molecules ove Zeolite(010)Surfaces:An AFM and Semiempirical Study" Spramolecular Science. 5. 635-637 (1998)
• [文献書誌] Masaharu Komiyama: "Adlayer Structures of Pyridine Base Moleculaes over Zeolite(010)Surfaces:an Semiempirical Study based on AFM Observations" Surface and Interface Analysis. 印刷中. (1999)