マイクロエレクトロメカノキャタリストの創製

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14654127
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 朝倉 清高 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (60175164)
• 研究分担者: 鈴木 秀士 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (30322853) ; 田 旺帝 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教授 (40344501)
• キーワード: マイクロエレクトロメカノキャタリスト / チップ型触媒 / Si / VSbO4-Sb2O4 / XANAM / EXPEEM / MEMC

研究概要

本研究は、チップ型触媒とマイクロエレクトロマシンシステム(MEMS)を一体化した集積型インテリジェント触媒-マイクロエレクトロメカノキャタリスト(MEMC)を創製することを最終の目的としており,そのプロトタイプを作製して,インテリジェント触媒としての可能性探求を行う。
具体的には、以下の基礎技術の確立、可能性の探求を行った。
1.Siに酸化物触媒の図形をリソグラフィー法で設計制作した。とくにVSbO4-Sb2O4の短冊状に交互に蒸着し、その幅をミクロンオーダで制御した新しいマイクロキャタリストの作成技術を確立した。また、こうした短冊状の形を有する触媒の活性が向上することも見いだした。
2.酸化物触媒図形と近接して、電極を付与し、集積型インテリジェント触媒の原型を作った。CuをSb2O4の直下に選択的に埋め込むことで、Sb2O4に電場をかけることができる。
3.小表面積触媒の触媒作用を有効に調べる高感度反応装置を設計・制作した。特にパルスガスを断続的に触媒表面に吹き付け、質量分析器をそれと連動させながら、働かせることで、わずかな生成物をとらえることができるようになった。
4.MEMCの触媒作用を調べるためのEXPEEM法、XANAM法などのキャラクタリゼーション手法を開発した。すなわち、不均一な分布を持つMEMCの各部分ごとに元素、化学分析できるEXPEEM法やXANAM法を開発することで、in-situ条件下での状態変化をしることができ、化学反応のメカニズムの解明につながることが期待される。
今後、これまでの成果をもとに、MEMCの本格的な開発研究に取り組み、外部電場により、触媒作用を制御した新しいインテリジェント触媒実現を目指す。

研究成果

• [文献書誌] Y.Yasufuku, K.Asakura: "Observation of Energy Filtered Image for X-ray Photoemission Electron Microscopy(XPEEM) Using a Retarding Wien Filter Energy Analyzer"Chem.Lett.. 8. 842-843 (2002)
• [文献書誌] 鈴木秀士, 朝倉清高: "電子線リソグラフィー法による薄膜型微細加工酸化物触媒の調製とそのキャラクタリゼーション"触媒. 44巻6号. 386-388 (2002)
• [文献書誌] 鈴木秀士, 大南祐二, 朝倉清高: "Well-defined inhomogenous catalysts-their reactivity and characterization"Petrotec. 26. 206-210 (2003)
• [文献書誌] Suzuki, S., Asakura, K.: "The first observation of a non-contact AFM image of MoO3(010) on an atomic level"Chem.Lett. 1098-1099s (2003)
• [文献書誌] Ohminami, Y., Asakura, K.: "Preparation and characterization of microfabricated α-Sb_2O_4/VSbO_4 thin films by electron-beam lithography"(To be published).