2017 Fiscal Year Annual Research Report
ゼオライトナノシート凝集体の構造的柔軟性を利用した新規担持触媒の創出
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17H03449
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
荻野 勲 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60625581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
向井 紳 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70243045)
岩村 振一郎 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10706873)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 化学工学 / 反応・分離工学 / 触媒・化学プロセス / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，独自に開発したゼオライト層状前駆体の層間から構造規定剤（ＳＤＡ）を抽出除去する手法を発展させ，この手法によって得られた２Ｄゼオライトナノシート凝集体から，ゼオライト微細孔内にｓｕｂ－ｎｍサイズの金属微粒子が固定化された担持触媒を合成することを目的としている。本年度は，ＳＤＡの抽出方法と金属種の導入方法について検討すること，そして合成した触媒の評価に必要なシステムを構築することを目的に実施した。
まず，層状前駆体からＳＤＡを抽出する際に，金属種のアンカー効果を有する物質を共存させることで，ＳＤＡ抽出と金属種導入を同時に行えることを見出した。この結果により，ゼオライト結晶の特定の位置に金属種を導入できる可能性が示唆された。以前の方法では，ＳＤＡ抽出によるナノシート凝集体の調製と金属種導入を２段階で行う必要があったが，新しく見出した方法により１段階に簡略化することができる。この検討では，特にアンカー効果を有する物質のアンカー部位の構造を種々変え，それぞれの試料について，アンカーがゼオライトに導入される位置とその量について，固体ＮＭＲ，熱重量分析，元素分析などの各種分析法を用いて定量評価を行った。その結果，アンカーはもともとカチオン性のＳＤＡが相互作用しているゼオライトの欠陥部位に導入され，それと共に層状前駆体からＳＤＡが抽出されることが分かった。次のステップとして，アンカー効果を有する物質に予めＰｔ錯体を結合させ，これを用いたＰｔ種導入の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度当初の計画で目指していた手法によるゼオライト細孔内への金属種導入を改良し，ワンステップでゼオライト層状前駆体からのＳＤＡ抽出と金属種導入を行う方法を見出した。また，合成した触媒の評価に必要となる反応装置，ｉｎ－ｓｉｔｕ ＩＲ分析システムを作製し，これらを用いて次年度以降に予定している反応評価，反応雰囲気での触媒分析に取り掛かることができる状況となっている。以上より，おおむね順調に進展していると考えていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は，新手法による触媒合成，得られた触媒の分析を引き続き行う。また，合成した担持Pt触媒等をオレフィンの水素化，H2-D2交換反応などを用いて評価し，ミクロ孔内への金属微粒子包含が触媒性能に与える影響について考察し，基礎的な知見を蓄積する。一方で，より難易度が高く，実用的な面から重要な反応であるCO2の変換反応などの評価も開始する。
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