規則的なナノ構造を有する高表面積半導体酸化物触媒の開発と水の光分解

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13875154
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 内藤 周弌 神奈川大学, 工学部, 教授 (20011710)
• 研究分担者: 宮尾 敏広 神奈川大学, 工学部, 助手 (90312090)
• キーワード: 白金チタニアナノチューブ / 水の光分解反応 / 白金超微粒子 / 酸化物ナノチューブ / 白金シリカナノチューブ / 白金シリカアルミナナノチューブ / 白金アルミナナノチューブ

研究概要

平成14年度までの検討によって、白金超微粒子を内包するチタニア、シリカ、アルミナおよびシリカアルミナナノチューブの調製法を確立した。またそれらの白金内包酸化物ナノチューブの、ガス吸蔵特性と触媒活性を評価した。以下に本研究によって明らかとなった結果を列挙する。
(1)白金アンミンカーボネート錯体の再結晶法を検討した結果、少量の純水に溶解した錯体溶液に、エチルアルコールを一度に多量に添加することによって、直径約50nm、長さ約1000nmの均一な針状結晶を得ることに成功した。
(2)上記手法で調製したナノサイズの針状結晶を鋳型として、シリカ、アルミナ、シリカアルミナおよびチタニアナノチューブの合成に成功した。シリカ、アルミナ、シリカアルミナナノチューブは室温で合成できるのに対して、チタニアナノチューブは、前駆物質のチタンブトキシドの加水分解速度を抑制するために、200Kまで冷却して加水分解を行う必要があることが分かった。
(3)上記で調製した白金内包チタニアナノチューブの水の光分解触媒活性を評価した。超高圧水銀灯を用いて純水の光分解反応を行った結果、水素ガスの生成が定常的に進行することが明らかとなった。この白金内包チタニアナノチューブは、チューブの内側に白金超微粒子が偏って分布していることから、通常のチタニア担持白金触媒と比較して電荷の分離が効率的に促進されることが期待できる。また、水素、一酸化炭素、酸素および水等に対する吸着特性を検討した結果、水を選択的に吸着することが明らかとなった。
(4)本研究で調製したチタニアナノーチューブは、通常のチタンアルコキシドの加水分解から合成されるチタニアとは異なり結晶相がルチル型のチタニアで構成されることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] T.Miyao, T.Saika, Y.Saito, S.Naito: "Preparation of Alumina and Silica-Alumina Nanotubes Encapsulating Platinum Ultrafine Particles"Journal of Material Science Letters. 22. 543 (2003)
• [文献書誌] S.Naito, M.Tsuji, Y.Sakamoto, T.Miyao: "Marked difference of catalytic behavior by preparation methods in CH_4 reforming with CO_2 over MO_2C and WC catalysts"Studies in Surface Science and Catalysis. 143. 415 (2002)
• [文献書誌] S.Naito, M.Tsuji, T.Miyao: "Mechanistic difference of the CO_2 reforming of CH_4 over unsupported and zirconia supported molybdenum carbicle catalysts"Catalysis Today. 77. 161 (2002)
• [文献書誌] S.Naito, M.Iwahashi, I.Kawakami, T.Miyao: "Marked particle size and support effect of Pd catalysts upon the direct decomposition of nitric oxide"Catalysis Today. 73. 355 (2002)
• [文献書誌] T.Miyao, T.Sawaura, S.Naito: "Preparation of Silica-alumina ultra fine particles possessing nano-pore structure by means of reversed micelle technique"Journal of Material Science Letters. 21. 867 (2002)
• [文献書誌] T.Miyao, M.Kitai, T.Ogita, S.Naito: "Generation of New Acidic Sites by Dispersing Zinc Oxide Fine Particles on Silica"Z. Phys. Chem.. 216. 931 (2002)