2020 年度研究成果報告書

オペランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発による触媒動作中の活性点三次元構造解析

研究課題

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研究課題/領域番号	18H01864
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関	北海道大学
研究代表者	高草木達北海道大学, 触媒科学研究所, 准教授 (30359484)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	オペランド偏光全反射蛍光XAFS法 / 担持金属触媒 / 三次元構造解析
研究成果の概要	酸化物担持金属触媒は実用的に広く用いられている。反応中における活性金属種の電子状態及び三次元構造を解明することは、触媒構造と活性との相関を原子レベルで解明し、更なる高性能触媒開発のために不可欠である。我々は、酸化物単結晶上に高分散した金属種の電子状態（XANES）及び三次元構造（EXAFS）に関する情報が得られる超高真空偏光全反射蛍光XAFS法を高度化し、気相ガス存在下高温での触媒反応中においてもこうした情報が得られるオペランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発に成功した。また本手法をPt/Al2O3(0001)触媒表面上でのCO 酸化反応に適用し、Pt活性点の電子状態及び三次元構造解析を行った。
自由記述の分野	触媒化学、表面科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	触媒（固体触媒）はファインケミカルズや医薬品の合成、自動車排ガスの無害化など、産業や環境に有用な多くの化学反応に用いられている。持続可能な社会の実現には、触媒の更なる高性能化（高活性・高選択性）が求められる。しかし、“触媒反応中にどういった電子状態及び三次元構造を有する表面ナノ構造が形成され、活性サイトとして機能しているのか？”に関する情報は、評価技術が十分に確立されておらず多くの場合不明であり、高性能触媒実現のための設計指針を得ることが難しかった。本研究で開発したオペランド偏光全反射蛍光XAFS法はこうした情報の取得を可能とし、今後の高性能触媒設計に関して明確な指針を提示できると期待される。