二酸化炭素から一段で高付加価値化合物を合成する固体触媒系の開発

开发一种由二氧化碳一步合成高附加值化合物的固体催化剂体系

• 批准号: 22KJ0079
• 负责人: TING KAHWEI
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0079/
• 关键词: レニウム; 金属－担体相互作用

担持金属触媒の活性と安定性は、金属と担体の間の相互作用、いわゆる金属－担体相互作用 (Metal－Support Interactions; MSIs) に大きく影響される。したがって、使用する金属や担体に依存するMSIsの挙動を理解することは、酸化物担持金属触媒の活性、選択性、および安定性を制御するために不可欠である。近年の研究により、担持金属の分散度は、金属原子の酸化物担体表面に対する結合エネルギーに支配されていることが報告されているが、これを以てMSIsを包括的に記述する因子とするには課題がある。特に、DFT計算から求められる電子構造と、実際の担持金属触媒表面の実験観察との間に見られる傾向について分析した研究例は少ないのが現状である。本研究では、レニウム(Re)とTiO2, SiO2, Al2O3, MgO, V2O5, ZrO2, Nb2O5, CeO2などの各種酸化物担体の間に働くMSIsを記述することを目的として、系統的な研究を行った。SiO2、Al2O3、MgO などのワイドギャップ酸化物上のReは凝集する傾向があるのに対し、TiO2、V2O5、ZrO2、Nb2O5、CeO2 など半導体酸化物上のReは凝集種を含まず高い分散性を示すことを明らかにした。中でも、担体の電子親和力が重要であることがわかった。この結果は、酸化物担体の電子状態がMSIsを包括的に記述する重要因子あることを示唆しており、担持金属触媒のより良い設計指針の構築に資するものと考える。

The activity and stability of supported metal catalysts, Metal-Support interactions, and metal-support interactions (MSIs) have significant effects. The activity, selectivity, and stability of acid-supported metal catalysts cannot be controlled without understanding the dependence of MSIs on metal supports. In recent years, the research on the dispersion of supported metals and the combination of metal atoms on the surface of acid supports has been carried out. In particular, DFT calculations have been conducted to determine the electronic structure of the supported metal catalyst surface. In this paper, we describe the relationship between various kinds of acid compounds such as TiO2, SiO2, Al2O3, MgO, V2O5, ZrO2, Nb2O5, CeO2 and their MSIs. SiO2, Al2O3, MgO, V2O5, ZrO2, Nb2O5, CeO2, Re on semiconductor acidifiers tend to aggregate, and TiO2, V2O5, ZrO2, Nb2O5, CeO2, Re on semiconductor acidifiers tend to aggregate with high dispersibility. The electron affinity of the carrier is important. The results show that the electronic state of the acid carrier is an important factor in the description of MSIs, and the structure of the supported metal catalyst is a good design guideline.

项目成果

The reducibility and oxidation states of oxide-supported rhenium: experimental and theoretical investigations

氧化物负载铼的还原性和氧化态：实验和理论研究

• DOI: 10.1039/d2cp04784e
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ting Kah Wei;Mine Shinya;Ait El Fakir Abdellah;Du Pengfei;Li Lingcong;Siddiki S. M. A. Hakim;Toyao Takashi;Shimizu Ken-ichi
• 通讯作者: Shimizu Ken-ichi