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2018 年度 実績報告書

多元系ナノ金属超微粒子の精密制御と新奇均一分散型担持触媒の設計

研究課題

研究課題/領域番号 16K18290
研究機関神戸大学

研究代表者

谷屋 啓太  神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (30632822)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード白金-スズ2元系ナノ粒子 / 白金-スズ合金 / カルボン酸の水素化 / キャッピング剤 / 水素還元
研究実績の概要

平成30年度は、白金(Pt)-スズ(Sn)2元系ナノ粒子(PtSn NP)を担体上に担持する方法について検討した。ナノ粒子には本研究で明らかにした、カルボン酸の水素化反応に高活性を示すSn:Ptが1:3の原子比となる合金(Sn1Pt3合金)を有するPtSn NPを用いた。担体にはシリカ(SiO2)を用い、ナノ粒子の分散液をSiO2の細孔内に充填することでPtSn NP/SiO2触媒を調製した。
1. PtSn NPは、有機化合物からなるキャッピング剤によりナノ粒子同士の凝集を抑制されている。担体効果を明確にするためには、ナノ粒子と担体の接触にはキャッピング剤の除去が必要である。キャッピング剤は空気酸化により除去できるが、Sn1Pt3合金は酸化によりPtとSnO2に分離するため、水素雰囲気化でのキャッピング剤の除去を行った。熱重量示差熱分析装置を用いた水素化での昇温実験(室温~600 ℃)において、200 ℃付近から重量減少が起こり、600 ℃までで約10%の重量減少が見られた。これは、酸化による重量減少と同程度であったことから、水素雰囲気化でもキャッピング剤を除去できることがわかった。600 ℃までの水素処理後もSn1Pt3合金構造は維持された。
2. 調製したPtSn NP/SiO2を水素雰囲気化での熱処理温度が、Sn1Pt3合金の結晶子径に与える影響を検討した。PtSn NPの結晶子径が6 nmであったのに対し、PtSn NP/SiO2を100、 200、および400 ℃で熱処理すると結晶子径はそれぞれ7、8および26 nmとなった。還元温度の増加により、ナノ粒子の凝集が進行した。200 ℃未満ではキャッピング剤の燃焼が起こらないことから、200 ℃での熱処理が適している。以上のように、Sn1Pt3合金構造および結晶子径を維持したナノ粒子の担持方法を確立した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] XAFSによる担持白金触媒上に還元析出した金属カチオンの局所構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      Taniya Keita、Matsumoto Yoshiki、Okemoto Atsushi、Ichihashi Yuichi、Nishiyama Satoru
    • 雑誌名

      SPring-8/SACLA 利用研究成果集

      巻: 6 ページ: 194~198

    • DOI

      10.18957/rr.6.2.194

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] H2O2による環状ケトンのBaeyer-Villiger酸化に用いるベータゼオライトのAl3+の役割2019

    • 著者名/発表者名
      谷屋啓太、森良太、桶本篤史、市橋祐一、西山覚
    • 学会等名
      化学工学会 第84年会
    • 国際学会
  • [学会発表] SnPt 2元系触媒上でのクロトンアルデヒドの選択水素化-合金構造と触媒性能の関係-2019

    • 著者名/発表者名
      谷屋啓太、市橋祐一、西山覚
    • 学会等名
      化学工学会 第84年会
    • 招待講演
  • [学会発表] NOVEL AND SIMPLE MODIFICATION OF METAL CATION TO SUPPORTED PT CATALYSTS FOR CHEMOSELECTIVE HYDROGENATION OF CINNAMALDEHYDE2018

    • 著者名/発表者名
      Keita Taniya, Tomota Imai, Hiromu Takado, Takafumi Horie, Yuichi Ichihashi, Satoru Nishiyama
    • 学会等名
      25th International Conference on Chemical Reaction Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Ptをベースとした2元系触媒による不飽和カルボニル化合物の選択水素化2018

    • 著者名/発表者名
      谷屋啓太
    • 学会等名
      JPIJS講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of SnxPty alloy phase in SnPt bimetallic nanoparticle catalysts on catalytic activity for hydrogenation of acetic acid2018

    • 著者名/発表者名
      Keita Taniya, Hiromu Takado, Takafumi Horie, Yuichi Ichihashi, Satoru Nishiyama
    • 学会等名
      The 6th International Workshop on Process Intensification
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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