| 研究課題/領域番号 |
16K18290
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
谷屋 啓太 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (30632822)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 多元系ナノ粒子 / カルボン酸 / 水素化 / ポリオール法 / 合金 |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度は、逐次還元法によるPt-Ru-Sn 3元系ナノ粒子（PtRuSn NPs）の調製を検討するために、ベースとなるPt-Sn 2元系ナノ粒子（PtSn NPs）の調製、およびそのカルボン酸水素化活性について検討した。また、ナノ粒子を担体へ担持する方法の検討に着手した。
1. ポリオール法でナノ粒子を調製する際にSn導入量を変えることで、PtSn NPs中のSnとPtの金属組成（Sn/Pt原子比）を変化させた。Sn/Pt=0.32および1.1のPtSn NPsでは、それぞれSn1Pt3 alloyおよびSn1Pt1 alloyの合金相だけが確認された。また、これらの平均粒子径は、それぞれ5.9 nmおよび3.1 nmであった。
2. Sn/Pt=0-1.1のナノ粒子を用いて酢酸の水素化反応を行ったところ、Sn1Pt3 alloy構造のみを有するSn/Pt=0.32のPtSn NPsにおいてエタノールの最大収率が得られた。一方で、Sn1Pt1 alloy構造のみを有するSn/Pt=1.1のPtSn NPsは触媒活性をほとんど示さなかった。Sn/Pt=0.32のナノ粒子は平均粒子径が大きいにもかかわらず、高活性を示したことから、Sn/Pt比の変化が触媒性能に及ぼす影響は単に粒子径の変化による活性サイト数の変化だけでは説明ができない。以上のことから、Sn1Pt3 alloy構造が酢酸の水素化反応に有効な合金構造であることが示唆された。
3. ポリオール法でナノ粒子を調製する際に担体となるSiO2を添加することで、担体上へのナノ粒子の担持した触媒（PtSn NPs/SiO2）の調製を試み、合金構造を維持したままナノ粒子を担体上に担持できた。ただし、Sn種はPt種が存在しない場所、つまりSiO2表面にも単独で担持されることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
逐次還元法によりPtRuSn NPsを調製するために、ベースとなるPtSn NPs触媒の合金構造制御を行い、特定の合金構造がカルボン酸の水素化に効率よく寄与するという新たな知見が得られた。また、担体が限定的ではあるものの、ナノ粒子の組成構造や粒子径を維持したまま担持できる可能性を見出した。一方で、合金構造を有する粒子径制御を行ったところ、粒子径だけでなく合金構造にも影響することが明らかとなった。さらに、Ruの逐次還元法に着手したものの、強力な還元剤を用いてもRuの還元が容易ではなく、3種金属の混合性評価に達していない。これらのことから、現在までの進捗としてはやや遅れている状況であると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
ナノ粒子の担体への担持が可能となったため、SiO2以外の担体についてもナノ粒子の担持を行い、ナノ粒子の機能が最大限に発揮できる触媒環境場の検討を行う予定である。ここまでの検討で有効な合金構造であったSn1Pt3 alloyを有するナノ粒子を用いて本検討を進める。また、今年度成功した、ポリオール法に用いる混合液の中に担体を添加する方法では、担体によってはその性質が変化する場合も考えられるので、ナノ粒子を合成した後に担体表面に選択的に吸着させる手法も検討する予定である。3元系金属ナノ粒子について逐次還元法によるRu/PtSn NPsの調製は、Sn/Pt > 0.32のナノ粒子を用いてRuの還元方法およびRu量の最適化を検討する予定である。
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