固体触媒表面の機能複合化における弾性表面波効果

固体催化剂表面功能复合材料中的表面声波效应

• 批准号: 08232238
• 负责人: 井上 泰宣
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08232238/
• 关键词: 弾性表面波; 触媒; CO吸着; 反射赤外スペクトル; エタノール酸化反応; Pd; Ni

極限的反応条件で有効に作用する次世代型固形触媒を開発することを目的とし、強誘電体結晶に発生できる弾性表面波の効果を応用し、触媒活性のコントロールを可能とする特殊な反応場(活性点)を形成させることを行った。RayleighおよびShear-horizontal leaky(SH-L)弾性表面波を用い、伝搬中の格子変位量、触媒の活性化の効率および触媒の表面状態の影響を検討し、さらに、吸着種の状態に及ぼす弾性表面波の効果を高感度反射赤外スペクトル法により調べた。Pdを膜厚50nmで接合した場合に弾性表面波の伝搬格子変位量は増加し、1WではPd膜が無い場合に比べ約40%大きい値となった。Pd触媒上のエタノール酸化反応において、格子変位の増大と触媒の活性増加の効率が対応しており、格子変位がある閾値を越えると触媒活性化が著しく大きくなることが明らかとなった。また、金属表面よりも酸化物表面に対し高い弾性表面波効果を持つことが示された。CO気体存在下でSH-L弾性表面波を印加した場合に、on-top型のCO吸着種のピーク強度はほとんど変化しないのに対し、bridge型CO吸着種のピークは52%も減少し、弾性表面波はbridge型CO吸着種に選択的に影響を与えた。弾性表面波によりbridge型CO吸着種間で不均化反応が誘起されること、および弾性表面波によって生じる格子変位が、吸着種の状態に影響する程度に隣接するNi表面原子の配列構造を変えることが示された。触媒酸化表面では、この配列構造効果に加え弾性表面波による局所電場および音波-電子相互作用もさらに重畳されて、金属表面に比べ高い弾性表面波効果が発現する機構が示された。本研究の結果から、弾性表面波の効果によって、表面の原子配列および電子状態を変えることが可能であり、触媒反応中においても触媒の作用を人為的にコントロールできる機能を持つ触媒が得られたことを結論した。

The limit reaction condition has the effect of forming a special reaction field (active point) for the next generation solid catalyst. Rayleigh and Shear-horizontal leaky(SH-L) surface waves are used to investigate the effects of lattice shift, catalyst activation rate, and catalyst surface state on the properties of Rayleigh and Shear-horizontal leaky (SH-L). For Pd film thickness of 50nm, the amount of transition lattice of surface wave increases, and for Pd film thickness of 1W, it is about 40% larger than that for Pd film thickness. Pd catalyst acidification reaction rate, lattice position increase, catalyst activity increase efficiency, lattice position increase threshold value increase, catalyst activity increase, catalyst activity increase efficiency, lattice position increase threshold value increase, catalyst activity increase efficiency increase. The surface of the metal and the surface of the acidified substance are opposite to each other. In the presence of CO, the intensity of on-top CO sorption species decreases by 52%, while the intensity of on-top CO sorption species decreases by 52%. The structure of the Ni surface atoms is shown by the influence of the lattice position and adsorption state of the surface waves. The catalytic acidification surface has the effect of increasing the electric field and the acoustic-electron interaction, and the mechanism for the occurrence of higher than normal surface waves on the metal surface has been demonstrated. The results of this study include the effect of surface wave, the atomic arrangement of surface and the change of electronic state.

项目成果

井上泰宣,渡辺幸久,大河原譲: "制御機能をもつ固体触媒設計のための弾性表面波および共振現象の応用" 日本化学会誌. 4. 317-324 (1996)

Yasunori Inoue、Yukihisa Watanabe、Yuzuru Okawara：“表面声波和共振现象在具有控制功能的固体催化剂设计中的应用”日本化学学会杂志 4. 317-324 (1996)。

Y.Watanabe,Y.Inoue,and K.Sato: "Activation of a thin film Pd catalyst for CO and ethanol oxidation by surface acoustic waves" Surface Science. 357・358. 769-772 (1996)

Y.Watanabe、Y.Inoue 和 K.Sato：“通过表面声波激活 CO 和乙醇氧化的薄膜 Pd 催化剂”表面科学 357・358（1996）。