| 研究実績の概要 |
ハイドロキシアパタイト(HAP)担持金ナノ粒子触媒が酸化的雰囲気下での熱処理によって強い金属―担体相互作用(SMSI)を発現することを利用した触媒反応開発を行った。HAP中の金属イオン、アニオンを置換した種々の置換HAPを担体として検討した結果、リン酸イオンをフッ化物イオンに置き換えると金粒子径が増大し、リン酸イオンが金ナノ粒子の安定化に寄与することが分かった。一方、CaをSrや一部Ceに置換した置換HAPを担体に用いると、同じ調製条件ではより小さな金粒子を担持することが出来た。
また、金粒子サイズ同程度の粒子径であっても、Sr, Ce置換HAPでは金のカチオン性が増大することを、CO分子をプローブとする拡散反射型赤外分光(DRIFT)測定より明らかにした。また、酸化的雰囲気で焼成したAu/置換HAP触媒は、全てSMSIを発現することを透過型電子顕微鏡観察から確認し、還元的雰囲気で焼成した場合よりも、金のカチオン性が増大することを確認した。DRIFTから見積もった金の電子状態と、3,4-ジアセトキシ-1-ブテンの異性化反応に対する触媒活性との間に相関性が見られ、よりカチオン性の高い金/置換HAPが高い触媒活性を示すことを明らかにした。
更に、剥離した層状複水酸化物(LDH)ナノシートを用いて、シリカ担持金ナノ粒子(Au/SiO2)表面を被覆する触媒の開発も行った。CoとAlを含むLDHナノシートをAu/SiO2に吸着後、CO酸化反応を行うと、約250℃で急激にCO転化率が上昇し、この温度はLDHが酸化物に変換する温度におおよそ一致していた。また、LDHが酸化物に変換した後、触媒を室温まで冷却してもCO酸化活性が維持された。このようにLDHを出発として得られた触媒は元のAu/SiO2よりもCO酸化活性が向上することを見出した。
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