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固体触媒の反応速度論的データを計測するための生成物時間分析法TAPによるデータ計測と、反応が進行している状態について、生成物の分析とQXAFS測定を同時に行うための生成物同時計測XAFSシステムの開発を行った。メタン部分酸化反応にはメタンと酸素が直接反応して一酸化炭素と水素が生成する経路とメタンと酸素が反応して二酸化炭素と水が生成しその二酸化炭素とメタンが改質反応（ドライリフォーミング反応）を起こす間接的な反応経路が考えられている。そこで本研究は、高いメタン部分酸化反応活性を示すRu系触媒を用いてその反応機構についてTAP装置によって検討した。Ru/Al2O3上でのメタン部分酸化反応をTAP装置のパルス実験でメタンの転換率と生成物の選択率及びH2/CO比を得た。反応温度の上昇に従って、メタンの転換率、一酸化炭素及び水素の選択率も上昇し二酸化炭素の選択率は低下する事が確認出来た。また、生成物のピークに特徴的な構造が示されることと、ドライリフォーミングに対応する過程も含まれることが測定から明らかとなった。
生成物同時計測XAFSシステムの開発、立ち上げ及び実際の触媒反応を高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光施設で行った。パルス状の反応ガスを触媒層に送りミリ秒の時間分解能で生成ガスを検出する生成物時間分析法を基盤とし、反応のキネティクス計測と同時にXAFS測定を行うことによって、反応活性と直接対応する構造情報が得られる。
密度汎関数法によるモデリングでアンモニア存在下でPtクラスターのベンゼンと酸素からフェノール生成の触媒作用について活性構造と遷移状態を明らかにした。また、Pdを含有する固定化イオン液体触媒の構造と還元触媒作用についても検討を行った。これらの実験データとキネティクスモデリングおよびDFTモデリングとの比較検討が今後期待される。
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