球状中空体を利用したNiサンドイッチ型触媒の創製とその還元特性評価

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本申請では、高活性を維持できる触媒の創製を目指し、球状中空シリカ担持Niサンドイッチ型触媒を提案し、実施している。今回創製を目指す触媒は、均一な形状かつ高い比表面積を有する球状中空シリカを担体としてNi粒子を担持させ、球状中空シリカ担持Ni触媒を合成する。さらにその上からシリカコートすることによってNi粒子をサンドイッチ状に挟む方法で目的の触媒を得る。2021年度の研究において、担体である球状中空シリカの粒径や壁厚といった幾何学的な構造制御を行い、それぞれの試料にNi金属を担持させて球状中空シリカ担持Ni触媒の合成を行った。このとき、粒径が小さく中空壁厚が薄い球状中空シリカにNiを担持させた試料が4-ニトロフェノールの還元反応に対して高い活性を示すことを見出した。2022年度の研究では、最適化した球状中空シリカにNiを担持させるときのpHの検討を行い、塩基性下で担持させることで活性が向上することを見出した。さらに反応時に発生する水素を測定できるガスビュレット装置の構築は行い、同時反応で進行している水素発生量を評価できる環境を整えた。一方で最適化した球状中空シリカにNiを担持させた試料にさらにその上からシリカ層のコートを試みたが、シリカ層にNiが混在してしまう問題がありさらなる検討が必要である。また、2023年度の研究でも引き続き最適条件の探索を行い、さらに水素生成や触媒の持続性における評価を行う予定である。