| Research Abstract |
我々はゼオライトやMCMなどの均一に制御された細孔を有する物質に関して,それらの物質を触媒・吸着材料として利用した高機能材料の開発を目指した研究を行っている.我々は銅イオン交換MFI型ゼオライト[CuMFI]中の銅イオンの状態解析の過程で,偶然,窒素がこの物質に室温で吸着される現象を世界で初めて見いだした.通常,窒素は不活性な気体であるが,我々が見いだしたこの現象を応用すれば室温での新規な窒素吸着剤の開発も夢ではない.しかし,この吸着サイトの状態についてはほとんど明らかになっていない.さらに,この銅イオンの状態解析のために,水素吸着を通した研究を計画した.その研究過程で,再び,室温での水素の特異吸着現象およびH-D交換反応を見出した.加えて,ニッケルイオン交換MCM-41試料や酸化チタン試料について興味ある現象を見出した.本研究では銅イオン交換ゼオライトについて窒素および水素の吸着サイトの解析を行い,ゼオライト中での銅イオンの構造および電子状態の特徴の解析を行うと共に,最近見出したMCM-41試料および酸化チタンの表面解析を行うことを目的とした.
CuMFI試料中には,少なくとも二種類のイオン交換サイトが存在することがわかった.今回,一方のサイトに選択的に銅イオンでイオン交換する方法を開発した.この試料は,極めて高い窒素吸着特性を有することがわかった.また,この試料は水素に対しても高い吸着特性を有することを明らかにした.これらの吸着サイトはMFI中に形成された一価の銅イオンが三配位構造を有することを明らかにした.電子状態についても計算法により検討を行っている.現在,さらに,もう一つのイオン交換サイトに選択的に銅イオンをイオン交換する方法も検討中である.
酸化チタン光触媒に可視光応答性を賦与するために窒化を行った.この窒化のメカニズムを明らかにした.さらに,チューブ状の酸化チタン試料を調製し,その試料の窒化にも成功した.この試料は光触媒活性が極めて高いことも明らかにした.
種々の方法でMCM-41試料の調製を行い,MCM-41細孔中の吸着水の状態解析を行った.合成法に依存して表面特性や電子線に対する安定性も異なることがわかった.これらの試料に遷移金属イオンを担持し,赤外線吸収やX線吸収分光法により状態解析を行い,特異な水酸基や特徴ある金属イオンの存在を明らかにした.
さらに,これらの研究により得られた結果を基礎として,より高機能な触媒・吸着特性を有する材料の開発を行うことを目指した.本研究から得られた成果により,かなり触媒機能制御への道が開けてきたと考えている.
|
