高活性担持金属クラスター触媒の特異な界面電子状態

高活性负载型金属簇催化剂独特的界面电子态

• 批准号: 20K05597
• 负责人: 中田 謙吾
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05597/
• 关键词: 触媒; XAFSシミュレーション; DFT; 第一原理計算; XAS計算; パラジウム触媒; XAFS

高活性脱カルボニル化パラジウム触媒において、担体の表面状態に起因するクラスター構造の違いと活性との相関について、理解を進めるのを目的とする。本研究の特徴は、第一原理計算とXANESシミュレーションを組み合わせた解析と、実験結果を一対一で比較検討しながら進めていくことである。さらに巨大なクラスターモデルをスーパーコンピューター上で動かすことにより、より確からしいモデルの作成と従来までの解析ではあまり見えないスペクトル形状の特徴などにも論点を当てており、Zr上のPdクラスターとPdクラスター単独の違いなどついても議論している。我々は、Pdクラスターとして、少数クラスターでは bulk 的なPd-Pd結合の影響が弱く、クラスター表面のPd結合の影響が強くなることを見いだした。クラスター表面バンドは孤立的であり、Pdクラスターが大きくなると bulk 的なバンドに近くなる。Pdクラスター/ZrO2では、少数クラスターでは ZrO2 表面のO原子とPd原子との結合の影響が強く出ている。そして表面上のPdクラスターサイズが大きくなると、表面への吸着がないPdクラスタに近づく事が分かった。このことは少数のPdクラスターでは実験結果と合わないのであるが、実は少数PdクラスターはZrO2表面上に吸着することで実験結果を再現することがわかった。さらに、Pdクラスター/ZrO2はクラスターサイズが異なっていても、比較的同じようなXANESスペクトルをもつことがわかった。このことは、EXAFSが異なっていても、XANESで同じようなスペクトルが出てくる実験結果を再現しており、クラスターサイズとXANESスペクトルについての知見を深く得ることが出来た。異動先のエフォートの都合、研究を停止せざるを得なくなり、可能な議論の多くや執筆中の論文も途中であり残念だが、これを現時点でのまとめとする。

这项研究的目的是提高人们对高度活性脱蜡的钯催化剂中载体表面状态引起的簇结构和活性差异的理解。这项研究的特征是它将第一原理计算与XANES模拟结合在一起，并进行实验结果的一对一比较。此外，通过在超级计算机上运行巨大的群集模型，我们还考虑了创建更准确的模型和光谱形状的特征，这些模型和特征在常规分析中通常不可见，我们还讨论了单独的ZR和PD簇上的PD簇之间的差异。我们发现，作为PD簇，少数群集在少数群体中的庞大PD-PD结合的影响很弱，并且PD在簇表面上的结合更强。簇表面带分离出来，随着PD簇的增长，它变得更接近散装带。在PD簇/ZRO2中，在少数群集中强烈观察到O原子和PD原子之间键合的影响。还发现，随着表面上的PD簇的大小增加，它接近不粘附在表面的PD簇。这与少数PD簇的实验结果不符，但发现实际上，可以通过在Zro2表面上吸附少量的PD簇来重现实验结果。此外，发现PD簇/ZRO2具有相对相似的XANES光谱，即使它们的簇尺寸有所不同。这复制了实验结果，即即使EXAFS不同，在XANES中出现了相似的光谱，并且我们能够获得有关群集大小和XANES光谱的深入了解。由于需要转移到网站的努力，因此研究被迫停止，目前正在撰写的许多可能的讨论和论文仍在中间，因此不幸的是，我们此时将总结这一点。

项目成果

ZrO2上のPdクラスターの電子状態

ZrO2 上 Pd 团簇的电子态

• 发表时间: 2021
• 作者: 荒田 昌宏;Rezwan Ahmed;中川 剛志;水野 清義;中田謙吾
• 通讯作者: 中田謙吾

高活性脱カルボニル化Pd触媒の電子状態

高活性脱羰Pd催化剂的电子态

• 发表时间: 2021
• 作者: 原 弘志朗;阪口 壽一;橋本 保;中田謙吾
• 通讯作者: 中田謙吾

First principles Investigation of electronic structure of Pd clusters on ZrO2

ZrO2 上 Pd 团簇电子结构的第一性原理研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 山田 妃花莉;阪口 壽一;橋本 保;Kengo NAKADA
• 通讯作者: Kengo NAKADA