高分子を利用した新規複合銀ナノクラスターの合成とその触媒機能

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750738
• 研究機関: 山口東京理科大学
• 研究代表者: 白石 幸英 山口東京理科大学, 基礎工学部, 助手 (60289303)
• キーワード: 銀ナノクラスター / 銀ナノ粒子 / 金属コロイド / 保護高分子 / 酸化エチレン / エチレン / 触媒 / 酸化反応

研究概要

金属ナノクラスターは、粒径が数nmと極めて小さいため、比表面積が大きく、特異な物理的および化学的性質を示すものとして、新しい機能材料の構成単位として活用され、中でも高機能触媒材料として期待は大きい。金属ナノクラスターの触媒としての研究は、従来水素化などの還元反応が殆どで、酸化反応の触媒として用いた例は皆無である。本研究者は、保護安定化剤としてポリ(N-ビニル-2-ピロリドン)の存在下、過塩素酸銀水溶液をアルコール還元することにより、平均粒径3.1nmの単分散均一な銀ナノクラスターの合成に成功した。酸化エチレンの合成触媒には、銀のみが有効で、銀の分散状態が大きく影響を与えるとされているが、従来の担持銀触媒は粒径分布が広く、銀粒子の大きさの制御に限界があった。調製した銀ナノクラスターを、エチレン酸化の触媒として用いた結果、同じ反応条件下で、市販の銀粉末触媒よりも高い触媒活性を示した。この銀ナノクラスター触媒は、溶液中で使用するため、従来の直接気相酸化法と比較し、低温・常圧下の温和な条件下で酸化反応を可能にする。触媒に第2、3の成分を添加すると、アンサンブル効果およびリガンド効果等により活性や選択性の向上が期待される。銀ナノクラスターにアルカリ金属を添加することにより、銀-アルカリ複合ナノクラスターの調製に成功し、特に銀-セシウムナノクラスター系において、酸化触媒活性が著しく向上することを見出した。

研究成果

• [文献書誌] Yukihide Shiraishi: "Colloidal silver catalysts for oxidation of ethylene"Journal of Molecular Catalysis A. 141. 187-192 (1999)
• [文献書誌] Yukihide Shiraishi: "Selective synthesis of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid by use of cyclodextrin as catalyst"Journal of Molecular Catalysis A. 139. 149-158 (1999)
• [文献書誌] Yukihide Shiraishi: "Oxidation of ethylene catalyzed by colloidal dispersions of poly(sodium acrylate)-protected silver nanoclusters"Colloids and Surfaces A. (印刷中).
• [文献書誌] Yukihide Shiraishi: "Effect of quantity of polymer on catalysis and superstructure size of polymer-protected Pt nanoclusters"Inorganica Chimica Acta. (印刷中).
• [文献書誌] 白石 幸英: "高分子保護貨幣金属ナノクラスターの調製と機能"高分子論文集. (印刷中).
• [文献書誌] 白石 幸英: "微粒子ハンドブック"フジ・テクノシステム (印刷中).
• [文献書誌] Naoki Toshima: "Precision Polymers and Nano-Organized Systems"Kodansha (印刷中).