貴金属微粒子を芯物質とするナノスケールエッグシェル微粒子の創製

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10875152
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 若林 勝彦 九州大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20220832)
• 研究分担者: 田代 静香 九州大学, 大学院・工学研究科, 教務員 (90260710) ; 多湖 輝興 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20304743) ; 岸田 昌浩 九州大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60243903)
• キーワード: 包接微粒子 / ロジウム / シリカ / マイクロエマルション / CO水素化

研究概要

本研究室では、マイクロエマルション系にはポリオキシエチレンセチルエーテル/シクロヘキサン系を用い、水と界面活性剤のモル比が23の条件下で、Rh等の貴金属超微粒子を芯物質とし、その周りを金属酸化物(シリカ、SiO_2)で被覆した包接構造を有する微粒子をナノスケールで調製することに成功した。本年度は、微粒子調製時の溶液の温度、SiO_2原料である珪酸エチル(TEOS)の加水分解条件を変化させることにより、Rh粒子径とSiO_2構造の制御を試み、これらの構造因子が触媒機能(例としてCO水素化反応について検討)に及ぼす影響を調べた。
Rh微粒子調製時の溶液の温度を40℃〜70℃で変化させることにより、Rh粒子径のみを3.0nm〜4.9nmの範囲で制御することができた。また、TEOS加水分解時のTEOS添加量、アンモニア濃度を変化させることによる、SiO_2層厚み、SiO_2細孔構造を制御することができた。SiO_2層の平均細孔径は約1.0nmであり、アンモニア量によって細孔容量が変化した。これらのRh-SiO_2包接微粒子を用いてCO水素化反応を行ったところ、反応律速下で水素化反応が進行していることが明らかとなった。一方、このRh粒子径範囲では、生成物選択性はほぼ一定であった。SiO_2細孔容積が大きい包接微粒子ほど、触媒活性が高くなり、さらに工業的に有用な炭素数2以上の含酸素化合物が選択率40%以上で得られた。これは、SiO_2細孔容積が増大する、すなわちSiO_2の空隙が大きくなるに従い、気相と接触可能なRhの活性サイトが増加したためと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] T..Hanaoka,T.Hatsuta,T.Tago,M.Kishida and K.Wakabayashi: "Control of the Rhodium Particle Size of the Silica-Supported Catalysts by Using Microemulsion"Applied Catalysis A-General. 190(1-2). 291-296 (2000)
• [文献書誌] T.Tago,T.Hanaoka,P.Dhupatemiya,H.Hayashi,M.Kishida and K.Wakabayashi: "Effect of Rh Content on Catalytic Behavior in CO Hydrogenation with Rh-Silica Catalysts Prepared Using Microemulsion"Catalysis Letters. 64. 27-31 (2000)
• [文献書誌] T.Tago,T.Hatsuta,R.Nagase,N.Kishida and K.Wakabayashi: "Synthesis of Silica-Coated Cobalt Ferrite Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion"Transactions Materials Research Society of Japan,in press.
• [文献書誌] 多湖 輝興,長瀬 亮,初田 隆俊,ポントーン トゥーパテーミ,岸田 昌浩,若林 勝彦: "シリカで包接した貴金属超微粒子の形成機構と触媒活性"触媒. 41巻・6号. 468-470 (1999)