モデル合金触媒における動的表面構造変化と反応性に関する研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14432
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 分子科学研究所 (2018-2019); 東京大学 (2017)
• 研究代表者: 小板谷 貴典 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (60791754)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 二酸化炭素 / 水素 / 銅-亜鉛合金触媒 / 雰囲気光電子分光

研究成果の概要

金属触媒は、合金化によりその反応性を変えることができるが、触媒動作中では静的に合金表面構造が保たれているわけではなく、表面偏析などが動的に起こっていると考えられる。本研究では、単結晶金属表面に他種金属を蒸着しモデル表面合金系を作製して、表面で起こる反応を実験的にその場観測することにより、反応メカニズムの解明を目指した。銅－亜鉛表面合金系での二酸化炭素の水素化反応をモデル反応系として、反応条件下での表面状態をオペランド雰囲気光電子分光装置を用いて調べた。その結果、表面酸化状態および組成は気相雰囲気に依存して変わり、それに伴い表面反応性も変わることが明らかとなった。

自由記述の分野

表面科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、反応条件下でのモデル合金触媒表面の電子状態をその場観測することによって、反応メカニズムを解明し表面反応活性を左右する要素を明らかにすることを目的とした。反応条件下での分光研究により、気相の組成や圧力に依存して反応活性や表面状態が変化することが明らかとなった。この結果は、触媒反応活性サイトの本質を明らかにするには、触媒表面そのものだけではなく表面に接する気相の効果を考慮することが重要であることを示している。