触媒反応と電気化学反応による新表面の合成

我々はNOx還元除去触媒として優れた機能を持つPt-Rh合金触媒の特性は、表面第一層と第二層間でのPtとRh原子の分配が、反応条件で容易に変化することに直接起因する事を見いだした。即ち、清浄表面は、第一層にPtが多くなり、第二層にRh原子が多くなるような分配となり、第三層から深いところはバルク組成となっている。清浄表面の組成が変化する温度は950K以上であるが、この表面にO_2やNOを吸着させると、それより500K以上低い400Kで、第一層のPtと第二層のRh原子は容易に入れ替わりp(3x1)構造のRh-Oのoverlayerが生成する。このoverlayerで覆われた表面が、触媒として機能する表面であると推論した。この推論を証明するために、Pt(100)表面に電気化学的にRhイオンを析出させた表面を作り、実験を行なった。先ず、超高真空系に直結した電気化学実験を行なえる反応容器と溶液セルを作り、超高真空で作った(5x20)構造の清浄なPt(100)表面を、一気圧の高純度Ar中で超純水で作った10^<-3>M H_2SO_4+10^<-5>M Rh^<+3>溶液に結晶の一方の表面だけが接するようにし、電気化学的な実験を行った。Rhイオンの濃度を低くし、cyclic voltamogramを12回繰り返すことでQ_<Rh>=0.4の表面を得た。このようにして作ったRh/Pt(100)表面を超高真空装置に引込LEED,XPSで表面を調べた後、NOあるいはO_2中で昇温しながら表面の構造変化をLEEDで調べたところ、yaku340Kで先ずストリーク状になり、つずいて400K近くで非常に明瞭なp(3x1)スポットに変化することを見つけた。この表面は _2Rh-Oのover-layerで覆われたPt-Rh(100)合金表面と同じであり、触媒としての機能を持つ表面を合成できた事になる。

我々はNOx還元除去触媒として優れた機能を持つPt-Rh合金触媒の特性は、表面第一層と第二層間でのPtとRh原子の分配が、反応条件で容易に変化することに直接起因する事を見いだした。即ち、清浄表面は、第一層にPtが多くなり、第二層にRh原子が多くなるような分配となり、第三層から深いところはバルク組成となっている。清浄表面の組成が変化する温度は950K以上であるが、この表面にO_2やNOを吸着させると、それより500K以上低い400Kで、第一層のPtと第二層のRh原子は容易に入れ替わりp(3x1)構造のRh-Oのoverlayerが生成する。このoverlayerで覆われた表面が、触媒として機能する表面であると推論した。この推論を証明するために、Pt(100)表面に電気化学的にRhイオンを析出させた表面を作り、実験を行なった。先ず、超高真空系に直結した電気化学実験を行なえる反応容器と溶液セルを作り、超高真空で作った(5x20)構造の清浄なPt(100)表面を、一気圧の高純度Ar中で超純水で作った10^<-3>M H_2SO_4+10^<-5>M Rh^<+3>溶液に結晶の一方の表面だけが接するようにし、電気化学的な実験を行った。Rhイオンの濃度を低くし、cyclic voltamogramを12回繰り返すことでQ_<Rh>=0.4の表面を得た。このようにして作ったRh/Pt(100)表面を超高真空装置に引込LEED,XPSで表面を調べた後、NOあるいはO_2中で昇温しながら表面の構造変化をLEEDで調べたところ、yaku340Kで先ずストリーク状になり、つずいて400K近くで非常に明瞭なp(3x1)スポットに変化することを見つけた。この表面は _2Rh-Oのover-layerで覆われたPt-Rh(100)合金表面と同じであり、触媒としての機能を持つ表面を合成できた事になる。