蛍光分光XAFSによる金・白金ナノ粒子および助触媒サイトの状態識別観測の研究

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17550073
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 泉 康雄 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 講師 (50251666)
• 研究分担者: 馬場 俊秀 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (50165057)
• キーワード: 触媒・化学プロセス / 放射線・X線・粒子線 / ナノ材料 / 構造・機能材料 / 解析・評価 / ナノ粒子 / 酸化触媒 / 選択水素化

研究概要

金および白金ナノ粒子径を制御する触媒調製法が開発され、低温CO酸化反応について顕著な金粒径依存性が、CO部位選択水素化や選択水素化分解反応について、白金ナノ粒子へのすず添加法・添加量・水素処理温度による選択性向上が報告されている。本研究では、これら触媒活性点の重元素サイト構造について調べた。
Pt-Sn/SiO_2触媒でのすずの効果は、(i)カチオン的すずがCO部位と相互作用をもつ、および(ii)Ptアンサンブルを分割して2次反応/副反応を抑止する、と推定されている。Sn K吸収端は29.2keVと高エネルギーのためスペクトルがブロード化し、定性的な応用に限られてきた。SPring-8のアンジュレーター高輝度光を用い、Sn Kα_1蛍光分光(エネルギー分解能5.0eV)を組み合わせたXAFS測定により、Sn K空孔寿命自然幅8.49eVによるブロード化を受けないXANESスペクトルを得た。幅8.49eVのローレンツ関数によるコンボルーションで、このスペクトルは透過法XANESへと変換された。次に、Pt-Sn合金・吸着Snサイト・相分離の各種モデルについてab initio SCF多重散乱計算により算出したSn K端XANESとの比較により、高分散Pt[-Sn]ナノ粒子への吸着Snサイトが支配的で、電子状態はSn^<II>的であると分かった。
Deposition-precipitation法によりAu/mesoporous-TiO_2およびAu/anatase-TiO_2触媒を調製し、エネルギー分解能4eVでAu Lα_1ピークのトップおよび低エネルギー側1/3値の裾野に蛍光分光器をチューンして、Au L_3端XANESを測定した。1/3値チューン時に他とは異なるスペクトルが得られ、ナノ粒子と担体TiO_2との界面のカチオニックAuが選択検出されたと考え、解析を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Sulfur K-edge extended X-ray absorption fine structure spectroscopy of homoleptic thiolato complexes with Zn(II) and Cd(II) (2006)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsunaga, Kiyoshi Fujisawa, Naoko Ibi, Mitsuharu Fujita, Tetuya Ohashi, Nagina Amir, Yoshitaro Miyashita, Ken-ichi Aika, Yasuo Izumi, Ken-ichi Okamoto
  • 雑誌名: Journal of Inorganic Biochemistry 100 ページ: 239-249
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray Absorption Fine Structure Combined with X-ray Fluorescence Spectrometry. Improvement of Spectral Resolution at the Absorption Edges of 9-29keV (Correction) (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Hiroyasu Nagamori, Fumitaka Kiyotaki, Dilshad Masih, Taketoshi Minato, Rric Roisin, Jean-Pierre Candy, Hajime Tanida, Tomoya Uruga
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 78・7 ページ: 2075
• [雑誌論文] Creation of micro and mesoporous Fe(III) materials utilizing organic template followed by carboxylates exchange for the low concentrations of arsenite removal (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Dilshad Masih, Ken-ichi Aika, Yoshimi Seida
  • 雑誌名: Microporous and Mesoporous Materials (in press)
• [雑誌論文] Characterization of Intercalated Iron(III) Nanoparticles and Oxidative Adsorption of Arsenite on Them Monitored by X-ray Absorption Fine Structure Combined with Fluorescence Spectrometry (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Dilshad Masih, Ken-ichi Aika, Yoshimi Seida
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 109・8 ページ: 3227-3232
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray Absorption Fine Structure Combined with X-ray Fluorescence Spectrometry. Improvement of Spectral Resolution at the Absorption Edges of 9-29keV (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Hiroyasu Nagamori, Fumitaka Kiyotaki, Dilshad Masih, Taketoshi Minato, Eric Roisin, Jean-Pierre Candy, Hajime Tanida, Tomova Uruga
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 77・21 ページ: 6969-6975
• [雑誌論文] Monitoring Trace Amounts of Lead and Arsenic Adsorption by X-ray Absorption Fine Structure Combined with Fluorescence Spectrometry (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Fumitaka Kiyotaki, Taketoshi Minato, Dilshad Masih, Yoshimi Seida
  • 雑誌名: Physica Scripta T115 ページ: 933-935
• [図書] SPring-8の高輝度放射光を利用した先端触媒開発(安保正一, 杉浦正洽, 永田正之, 監修) (2006)
  • 著者名/発表者名: 泉 康雄(分担)
  • 出版者: エヌ・ティー・エス(印刷中)