Highly stable Ag clusters developed by a combustion reaction

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Ag担持触媒はエチレン選択酸化反応等で利用されている。その触媒性能向上には，いかにAgを微粒化するかが重要な課題となっている。またサイズが2-3 nm程度のAgクラスターは特異な性能を示すことから注目されている。しかし，Agのタンマン温度が低く容易に凝集するため微粒化が困難であった。本研究では，燃焼反応場で誘起されたAg-TiO2間の相互作用（Strong metal-support interaction，SMSI）によりAgクラスターを安定化することで，1~2 nmのAgクラスターをTiO2に10~30wt%担持可能であることを見出した。Ag担持量に関わらず主要なTiO2の結晶相はアナターゼ型であったが、SMSI発現に由来するTiOx（Ti4O7とTi3O5）の生成が確認された。このTiOx量はAg量や燃焼条件により変化した。H2パルス滴定により測定したAg表面積は，Ag担持量の増加によって増加したが，Ag量が30wt％以上では表面積はほぼ一定であった。TiO2に担持されたAgクラスターの安定性は，燃焼合成条件，Ag担持量，酸化チタンの比表面積に依存することが示唆された。特にAg量が20wt%以下では，タンマン温度より高い350℃の空気中で，少なくとも2時間は粒子サイズが変化しないことを見出した。開発した20wt%Ag/TiO2触媒を用いてプロピレン酸化反応の活性について検討したところ、200℃以上でプロピレンが消費され、主要な生成物はCO2であることが分かった。