骨格内Al原子位置に基づく金属含有ゼオライトの活性点制御と活性点の精密構造解析

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K22551
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0502:無機・錯体化学、分析化学、無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大須賀 遼太 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (30874250)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2022-03-31
• キーワード: 金属含有ゼオライト / 活性点位置制御 / メタン改質反応 / 構造解析

研究成果の概要

固体触媒の活性点位置やその化学状態の制御は、触媒を設計する上で重要な指針の1つである。本研究では、骨格内Al原子位置を制御したMFI型ゼオライトにRhイオン交換処理を施すことで、Rh種の位置、サイズ、化学状態の制御に成功した。MFI型構造内の広い空間にAl原子が存在する場合、イオン交換により導入されたRh種は、比較的大きな酸化物クラスターを形成することが確認された。また、この酸化物クラスターは、メタン改質反応において、高い合成ガス収率を与えることが確認された。また、モデル触媒を用いることで、活性点構造やゼオライト骨格の役割を明らかとした。

自由記述の分野

触媒化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属含有ゼオライトは、有用な触媒として認知されているが、その金属種のサイズ、位置、状態の制御については、ほとんど報告されていない。したがって、本研究の成果は、金属含有ゼオライトの触媒設計における重要な知見となる。また、メタン改質反応は、合成ガスの製造において重要な工業反応の1つであるため、今回発見した高活性な触媒は社会的にも大きな意義を持つと言える。