銅イオン交換ゼオライトによる室温での水素吸着・活性化現象

铜离子交换沸石在室温下的氢吸附和活化现象

• 批准号: 17655061
• 负责人: 黒田 泰重
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17655061/
• 关键词: 水素吸着; 銅イオン交換ゼオライト; CuMFI; H-D交換反応; 特異反応場; 可視光検出; 水素活性化; ナノ材料; 触媒; 放射光

銅イオン交換ゼオライト,特にMFI型(CuMFIと略記),はNOxの分解活性が極めて高いことから触媒として注目される極めて興味深い物質である.我々はCuMFI中の銅イオンの状態解析の過程で,偶然,窒素がこの物質に室温で吸着される現象を世界で初めて見いだした.通常,窒素は不活性な気体であるが,我々が見いだしたこの現象を応用すれば室温での新規な窒素吸着剤の開発も夢ではない.しかし,この吸着サイトの状態についてはほとんど明らかになっていない.そこで,この銅イオンの状態解析のために,水素吸着を通した研究を計画した.その研究過程で,再び,室温での水素の特異吸着現象およびH-D交換反応を見出した.本研究ではこの室温での水素吸着現象の吸着活性サイトの解析およびH-D交換反応の解析,加えて低温(77K付近)から室温の領域で吸着されている水素の状態解析を行うことを目的とする.これらの異なる方法で調製したCuMFI試料の窒素吸着特性を基に,ゼオライト中の水素吸着高活性な銅イオンの状態の解明を行い,より高活性な吸着能を有する試料の調製とデザインを行う.臨界温度が33.2Kの水素が室温で,しかも1Torr程度の圧力で,吸着される現象をだれが予想できたであろうか!我々はこんな不思議な現象を見出したのです.この水素吸着活性サイトを明らかにすることは水素固定・活性化および貯蔵材料をデザインする上で極めて重要である.科学的にはいったいどのような特異なCu+が水素に対して活性なサイトとして働いているのか,その電子状態の解析には大変興味がもたれる.これらのデータを基に,水素吸着活性サイトを明らかにし,より高機能な水素吸着剤の開発をめざす.ゼオライト中の銅イオンの状態は通常では考えられないほど特徴的である.表面で起こる現象は表面を特異反応場として利用したナノサイエンスに関連しており,本研究を,表面を新物質として利用した新しい無機化学の反応・物性に関連した領域へと展開させていきたい.このように,学術的にも極めて意義深い,独創的な研究となる.また,この試料はN_2吸着活性やNO分解活性も示すことから,銅イオンのサイト解析は環境化学的観点からも極めて重要で意義深いテーマであると考える.このCuMFI試料中の1価の銅イオンは水素と室温でさえ相互作用するという特性を有する.XAFS,ESR,IR,PE,吸着熱測定などを行なうことによって,この水素吸着サイトの状態を解明した.二配位,三配位構造を有する1価銅イオンが吸着サイトとして機能することがわかった.高い水素の吸着能を有する試料の調製にも成功した.CuMFIを用いたH-D交換反応,水素添加反応などに関しての触媒作用も検討した.CuMFI試料は室温で水素分子を活性化し,B酸点として働く水素と,室温でさえ,H-D交換反応を引き起こすことを明らかにした.この事実は,白金に代わる水素添加触媒開発という観点からもきわめて興味深い.

CuMFI is the most active catalyst for NOx decomposition. In this paper, the state analysis process of copper in CuMFI is discussed. Occasionally, the adsorption phenomenon of copper in CuMFI at room temperature is first seen in the world. Usually, the pigment is not active in the body, so we can see the phenomenon of this kind of phenomenon.しかし,この吸着サイトの状态についてはほとんど明らかになっていない. The state analysis of copper ions and the study of water sorption are planned. The specific adsorption of water element and H-D exchange reaction at room temperature were observed. This study is aimed at the analysis of adsorption activity and H-D exchange reaction of water element at room temperature, and the analysis of adsorption state of water element at room temperature (near 77K). This method was used to prepare CuMFI samples based on their sorption properties, and to clarify the state of water sorption in CuMFI samples with high activity. The critical temperature is 33.2K and the water element is at room temperature. The pressure is 1Torr and the adsorption phenomenon is expected to occur. I'm not sure what's going on. The adsorption activity of water is very important for the immobilization, activation and storage of water. Scientific analysis of electronic states is of great interest to Cu+, Cu + and Cu +. The water sorption activity of the base is higher than that of the base, and the water sorption activity is higher than that of the base. The state of copper in the middle of the film is usually reversed. The study of surface chemical reaction and physical properties is carried out in this paper. This is a profound, original study. The N_2 adsorption activity and NO decomposition activity of the sample are important for the analysis of environmental chemistry. The copper ions in the CuMFI sample are characterized by the interaction between water and room temperature.XAFS,ESR,IR,PE, adsorption heat determination, and the state of water adsorption are explained. Two coordination, three coordination structure has a copper atom, a copper atom and a copper atom. CuMFI samples were successfully prepared by using H-D exchange reaction and H-D addition reaction.CuMFI samples were activated by H-D exchange reaction at room temperature, and H-D exchange reaction at room temperature. This is the case, platinum generation, water element addition catalyst development, development,

项目成果

SPring-8の高輝度放射光を利用した先端触媒開発 触媒材料を対象とした研究におけるXAFS法の有効性-CuZSM-5での室温での窒素分子の吸着現象の解析-

SPring-8利用高强度同步辐射开发先进催化剂 XAFS方法在催化剂材料研究中的有效性 - CuZSM-5上氮分子室温吸附现象分析 -

• 发表时间: 2006
• 作者: 黒田;江村
• 通讯作者: 江村

Unambiguous evidence supporting the decomposition reaction of NO on two types of monovalent copper-ion in CuZSM-5 zeolite

• DOI: 10.1016/j.micromeso.2005.07.011
• 发表时间: 2005-11
• 期刊: Microporous and Mesoporous Materials
• 影响因子: 5.2
• 作者: Atsushi Itadani;Y. Kuroda;Masashi Tanaka;M. Nagao

分子の物理化学

分子物理化学

• 发表时间: 2006
• 作者: 川崎;安保他
• 通讯作者: 安保他

Low temperature properties of acetonitrile confined in MCM-41.

• DOI: 10.1021/jp052476g
• 发表时间: 2005-11
• 期刊: The journal of physical chemistry. B
• 作者: S. Kittaka;T. Iwashita;A. Serizawa;Miki Kranishi;S. Takahara;Y. Kuroda;Toshinori Mori;T. Yamaguchi

Observation of characteristic IR band assignable to dimerized copper ions in montmorillonite

• DOI: 10.1016/j.jcis.2006.12.002
• 发表时间: 2007-04-01
• 期刊: JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
• 影响因子: 9.9
• 作者: Tanaka, Masashi;Itadani, Atsushi;Nagao, Mahiko
• 通讯作者: Nagao, Mahiko