金属間化合物の触媒特性の解明およびそれを生かした高機能触媒の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650777
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小松 隆之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40186797)
• Keywords: 金属間化合物 / ニッケル / スズ / アセチレン水素化 / H_2-D_2平衡化 / XPS / XANES / TiPt_3

Research Abstract

Ni-Snなどの遷移元素-典型元素、Ti-Ptなどの遷移元素-遷移元素の組み合わせについて、市販の高純度金属粉末を目的金属間化合物の量論比で混合し、シリコニット電気炉あるいはアーク溶融炉を用いて加熱溶融することにより金属間化合物を得た。得られたインゴットを乳鉢で粉砕し粉末としXRDで結晶構造を調べた結果、Ni-Sn系ではNi_3Sn、Ni_3Sn_2、Ni_3Sn_4、Ti-Pt系ではTi_3Pt、TiPt_3が、単一相として得られることが分かった。
調製した金属間化合物粉末を600〜900℃で水素処理し、空気により酸化された表面の還元を試みた。還元前処理を施した金属間化合物のXPSスペクトルを測定し、上記の水素処理により各元素が0価に還元されていることを明らかにした。また、荷電子帯のXPSスペクトルおよび吸着COのIRスペクトルから、Ni-Sn系の場合スズからニッケルへの電子移動が観測された。このことから、表面においても金属間化合物が形成されていることが示された。また、XANES測定の結果、粒径が小さいためX線回折で観測できないようなアモルファス微粒子が存在しないことも分かった。
上記金属間化合物を触媒として、H_2-D_2平衡化反応、アセチレンおよびエチレンの水素化、シクロヘキサンの脱水素を行った。Ni-Sn系では、上記反応に対する活性がNi単体より大幅に低下すること、アセチレンの水素化においてエチレンが選択的に生成すること、シクロヘキサンからベンゼンが選択的に得られることを見いだした。一方Ti-Pt系では、H_2-D_2平衡化反応およびエチレンの水素化のいずれに対しても、TiPt_3がPt単体よりも高い活性を示すことを見いだした。

Research Products

• [Publications] Ayumu Onda: "Characterization and catalytic properties of Ni-Sn intermetallic compounds in acetylene hydrogenation"Physical Chemistry Chemical Physics. 2. 2999-3005 (2000)
• [Publications] Takayuki Komatsu: "Aromatization of butane on Pt-Ge intermetallic compounds supported on HZSM-5"Applied Catalysis A,General. 194-195. 333-339 (2000)