固体表面による金属クラスターの活性化と触媒反応制御

使用固体表面激活金属簇并控制催化反应

• 批准号: 07240208
• 负责人: 岩澤 康裕
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07240208/
• 关键词: 合金触媒; EXAFS; 固体表面; 金; 白金; 有機金属化合物; 金属カルボニル化合物; 金属酸化物

我々はこれまで、金属の有機錯体やカルボニル化合物をSiO_2などの無機酸化物担体上に担持分散した固定化触媒を調製し、その表面構造をEXAFSなどの分光法を用いて明かにしてきた。明確な構造と組成を持つ前駆体を用いことによって、表面構造を精緻に設計し、触媒作用を支配する基本的因子を原子・分子レベルで調べることが可能となる。さらに、表面での構造変換により、全く新しい触媒機能を生み出すことも期待できるからである。金は化学的に安定で触媒的には不活性な元素に分類されてきた。しかし、Pt(111)表面にAuを添加して表面合金を形成させるとシクロヘキセンの脱水素反応に高活性を示す。また、TiO_2、Fe_2O_3などに強固に担持されたAuの微粒子はCOなどの低温酸化反応に極めて高い活性を示す。これら顕著な例にもかかわらず、クラスター微粒子に取り込まれたAuの触媒作用は明らかでない。本研究ではこれらの観点から、アルカリ金属的電子状態のAuクラスター骨格に1個のPt原子を埋め込んだ[PtAu_6]クラスターをSiO_2表面に固定化した新しい金バイメタル触媒を調製し、その触媒特性を検討した。通常複数個のPt原子の存在により初めて活性化される水素の解離、エチレンの水素化反応、COの酸化反応を選び、Auクラスター骨格に埋め込まれたPt原子の反応性を調べた。これらの触媒反応、特にH_2-D_2交換反応においては、本新規触媒がかなり高い触媒活性を示すことを見いだした。反応中、バイメタルクラスター骨格が保たれているかどうかを、PtおよびAuのEXAFSスペクトルから解析したところ、447Kまでは完全にクラスター骨格が保たれていることが分かった。これらの結果は、Pt-Au結合のアシストによってPt原子1個が触媒作用を発揮しうることを示しており、不均一系金属触媒作用を考えるうえで重要な示唆を与える。

I 々 は こ れ ま の で, metal organic misprinted や カ ル ボ ニ ル compound を SiO_2 な ど の inorganic acid content on the supporter に bear a scattered し た immobilized catalyst を modulation し, そ の surface structure を EXAFS な ど の spectrometry を with い て Ming か に し て き た. Clear な structure of と を を つ former 駆 body with い こ と に よ っ て し を delicate に, surface structure design, catalysis を dominate す る basic factor を atoms, molecules レ ベ ル で adjustable べ る こ と が may と な る. さ ら に, surface で の structural variations in に よ り, whole new し く い catalytic function を raw み out す こ と も expect で き る か ら で あ る. The に <s:1> inactive な element に classification of に stabilizers and で catalysts in gold <s:1> chemistry されて た た. し か し に Au, Pt (111) surface を add し て alloy を formation on the surface of さ せ る と シ ク ロ ヘ キ セ ン の dehydration, anti 応 に highly active を す. ま た, TiO_2, Fe_2O_3 な ど に strong に bear hold さ れ た Au の particles は CO な ど の acidification at low temperature anti 応 に extremely め て high い activity を す. こ れ ら 顕 the な example に も か か わ ら ず, ク ラ ス タ ー particles に take り 込 ま れ た Au の catalysis は Ming ら か で な い. This study で は こ れ ら の 観 point か ら, ア ル カ リ metal electronic state の Au ク ラ ス タ ー bone に の 1 Pt atoms を buried め 込 ん だ [PtAu_6] ク ラ ス タ ー を SiO_2 surface に immobilized し た new し い gold バ イ メ タ ル catalyst を modulation し, そ の catalytic properties を beg し 検 た. Usually plural の Pt atoms の exist に よ り early め て activeness さ れ る water element の dissociation, エ チ レ ン の water element inverse 応, CO の acidification anti 応 を び, Au ク ラ ス タ ー bone に buried め 込 ま れ た Pt atoms の anti 応 sex を adjustable べ た. こ れ ら の catalyst against 応, に H_2 D_2 against exchange 応 に お い て は, this new rules catalyst が か な り い high catalytic activity を shown す こ と を see い だ し た. In 応, バ イ メ タ ル ク ラ ス タ ー bone が bartender た れ て い る か ど う か を, Pt お よ び Au の EXAFS ス ペ ク ト ル か ら parsing し た と こ ろ, 447 k ま で は completely に ク ラ ス タ ー bone が bartender た れ て い る こ と が points か っ た. は こ れ ら の results, as well as the combination of Pt - Au の ア シ ス ト に よ っ て 1 Pt atoms が catalysis を 発 swing し う る こ と を shown し て お り uneven, a series of metal catalysis を exam え る う え で important な sucking を and え る.

项目成果

Dimitris I. Kondarides: "A Novel[PtMo_6]/MgO Catalyst for Alkane-Alkene Conversion" Preparation of Catalysts. 4. 141-150 (1995)

Dimitris I. Kondarides：“用于烷烃-烯烃转化的新型[PtMo_6]/MgO催化剂”催化剂的制备。

Wang-Jae Chun: "Surface Structure Change of a[Pt_4(μ-CH_3COO)_8]/SiO_2 Catalyst Active for the Decomposition of Formic Acid" Journal of Chemical Society, Faraday Transaction. 91. 4161-4170 (1995)

Wang-Jae Chun：“甲酸分解活性的 [Pt_4(μ-CH_3COO)_8]/SiO_2 催化剂的表面结构变化”化学会杂志，法拉第交易 91. 4161-4170 (1995)。

Kiyotaka Asakura: "In-Situ Asymmetric Structure Analysis of Pt Clusters on α-Al_2O_3(0001)in H_2 Reduction and NO Adsorption" Physica B. 208&209. 637-640 (1995)

Kiyotaka Asakura：“H_2 还原和 NO 吸附中 α-Al_2O_3(0001) 上 Pt 簇的原位不对称结构分析”Physica B. 208&209 (1995)。

Tomoya Inoue: "Catalytic Synthesis of Unsaturated Nitriles from NO-Alkane or NO-Alkene on Pt-Sn/SiO_2" Journal of Chemical Society, Chemical Communications. 329-330 (1995)

Tomoya Inoue：“在 Pt-Sn/SiO_2 上从 NO-烷烃或 NO-烯烃催化合成不饱和腈”，化学会杂志，化学通讯。

C. Shao: "Selective Methanol Synthesis from CO_2/H_2 on new SiO_2-supported PtW and PtCr Bimetallic Catalysts" Applied Catalysis, A: General. 128. L1-L6 (1995)

C. Shao：“新型SiO_2负载的PtW和PtCr双金属催化剂上CO_2/H_2选择性合成甲醇”应用催化，A：综述。