マイクロ波加熱によって誘起されるナノ局所高温場の理解と触媒反応への応用

了解微波加热引起的纳米局部高温场及其在催化反应中的应用

基本信息

  • 批准号:
    17J09059
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2017-04-26 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

化学反応プロセスにマイクロ波加熱手法を適用することで反応の短時間化や反応系の低温化が達成される.特に担持金属ナノ粒子を触媒とした反応系では,化学反応場として機能する金属ナノ粒子への効率的なエネルギー供給が誘起され,金属ナノ粒子の局所高温化に基づく劇的なマイクロ波効果が期待される.一方で,ナノメートルスケールの物質を対象とした温度測定は難しく,マイクロ波加熱下における担持金属ナノ粒子の局所温度上昇の定量がされずその制御方針が未構築であった.本研究では,担持白金ナノ粒子触媒に対してマイクロ波加熱下その場X線吸収分光測定を適用し,白金ナノ粒子の局所温度実測を達成した.X線吸収分光は元素選択的な分析が可能であり,またX線吸収スペクトルの解析によって得られるデバイワラー因子が温度依存的に変化するため,デバイワラー因子の値を基に白金ナノ粒子の温度を算出した.アルミナ担持白金触媒の粉末をペレットとし,マイクロ波加熱下において赤外放射温度計で測定したペレット表面の温度が378 Kであったとき,X線吸収分光により白金ナノ粒子の温度が479 Kと算出された.ここで,白金ナノ粒子の温度が局所的に高温化していることが明らかとなった.さらにシリカ担持白金触媒について同様の実験を行うと,白金ナノ粒子の温度は603 Kと算出され非常に高温の局所高温場が観測された.これらの触媒を2-プロパノールの脱水素反応に適用しアセトンの収率を比較したところ,担体をシリカとした場合により大きなマイクロ波効果が得られ,白金ナノ粒子の局所高温化による触媒反応速度の向上が示された.本研究によって,その場X線吸収分光測定を利用した金属ナノ粒子の局所高温化の定量が可能となり,局所高温場の設計方針を築くための手法が確立された.将来的に,局所高温場を積極的に利用した化学プロセスの実現に貢献することを期待する.
The chemical reaction system is suitable for short time and low temperature. In particular, metal particles supported in the catalyst and reaction system are expected to have a chemical reaction field and function to induce the production of metal particles at high temperatures. On the other hand, the control policy for the determination of the temperature of the supported metal particles under wave heating has not been established. In this study, X-ray absorption spectroscopy (XAS) was applied to the determination of the temperature of platinum particles under microwave heating. XAS analysis of element selection was possible, and the temperature dependence of XAS factors was determined. The temperature of the platinum particles is calculated. The temperature of platinum supported catalyst powder was measured by infrared radiation thermometer under microwave heating and calculated by X-ray absorption spectroscopy at 378 K. The temperature of platinum particles is high. The temperature of platinum particles was calculated at 603 K and the temperature of platinum particles was measured at very high temperatures. The catalyst 2-D reaction rate is higher than the catalyst 2-D reaction rate. The catalyst 2-D reaction rate is higher than the catalyst 2-D reaction rate. In this study, we established a method for the design of high temperature field by using X-ray absorption spectroscopy to quantify the high temperature of metal particles. In the future, the high temperature field of the bureau will be actively utilized to make contributions to the realization of the chemical industry.

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Control of Photoinduced Electron Transfer by Designing Semiconductor Nanosheets
通过设计半导体纳米片控制光致电子转移
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Taishi Ano;Fuminao Kishimoto;Shuntaro Tsubaki;Masato M. Maitani;Yuji Wada
  • 通讯作者:
    Yuji Wada
担持量および形状を制御した担持白金ナノ粒子に対するマイクロ波加熱効果
微波加热对负载型铂纳米粒子的控制量和形状的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Taishi Ano;Liu Anyue;Shuntaro Tsubaki;Satoshi Fujii;Yuji Wada;阿野大史
  • 通讯作者:
    阿野大史
Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
劳伦斯伯克利国家实验室(美国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
固体触媒粒子の表面温度測定を可能にする発光性温度センサー
发光温度传感器可测量固体催化剂颗粒的表面温度
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tanimoto Atsushi;Ueda Yoshihiro;Kawamuro Taiki;Ricci Claudio;Awaki Hisamitsu;Terashima Yuichi;阿野大史・山本昌紀・北川祐一・福島潤・椿俊太郎・米谷真人・長谷川靖哉・滝澤博胤・和田雄二;阿野大史
  • 通讯作者:
    阿野大史
In situ Observation of Local High Temperature at Contact Point of SiC Particles under Microwave Heating using Luminescing Molecular Thermometer
用发光分子温度计原位观察微波加热下SiC颗粒接触点的局部高温
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Taishi Ano;Masanori Yamamoto;Yuichi Kitagawa;Jun Fukushima;Shuntaro Tsubaki;Yasuchika Hasegawa;Hirotsugu Takizawa;Yuji Wada
  • 通讯作者:
    Yuji Wada
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阿野 大史其他文献

津波来襲時に考慮すべき岸壁影響
海啸袭击时应考虑对码头墙的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    阿野 大史;岸本 史直;椿 俊太郎;米谷 真人;鈴木 榮一;和田 雄二;米田翔太
  • 通讯作者:
    米田翔太
ジケトピロロピロール誘導体における分子間水素結合に基づくface-on配向薄膜の作製と電気物性
基于二酮吡咯并吡咯衍生物分子间氢键的面向取向薄膜的制备和电学性能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    椿 俊太郎;阿野 大史;劉 安越;本倉 健;田 旺帝;藤井 知;和田 雄二;寺岡優理香,鈴木友菜,櫻井海徳,鈴木充朗,末延知義,中山健一
  • 通讯作者:
    寺岡優理香,鈴木友菜,櫻井海徳,鈴木充朗,末延知義,中山健一
遷移金属酸化物ナノシート交互積層体中で起こる光誘起電子移動反応の制御
过渡金属氧化物纳米片交替堆叠中光致电子转移反应的控制
マイクロ波照射下における担持金属粒子の選択的加熱を用いた固体触媒反応の促進
在微波辐射下选择性加热负载金属颗粒促进固态催化反应
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    劉 安越;阿野 大史;椿 俊太郎;和田 雄二
  • 通讯作者:
    和田 雄二
マイクロ波加熱によって層状ナノ構造触媒の層間反応場に誘起されるナノ局所高温場の理解
了解微波加热在层状纳米结构催化剂的层间反应场中诱发的纳米局部高温场
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    阿野 大史;岸本 史直;椿 俊太郎;米谷 真人;和田 雄二
  • 通讯作者:
    和田 雄二

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