固体触媒物質の活性化と応用

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本研究は、工業用遷移金属触媒を活性化するための物理化学的基礎を明らかにし、それを新規な燃料電池用電極触媒およびガスセンサーの設計・開発に応用しようとしたものである。すなわち、工業触媒,電極触媒,ガスセンサーの活性あるいは感度がいずれも金属、担体、金属ー担体相互作用の三要素と密接に関連していることに注目して、これらの三要素のそれぞれを効果的に修飾して高活性化・高感度化を図ろうとした。成果を次に示す。1.石油系重質油の水素化精製に広く用いられているモリブデン系触媒中のモリブデンの修飾について検討した。前処理或は反応雰囲気を工夫してモリブデンを硫黄とコバルトで同時に修飾することにより、モリブデン触媒固有の水素化活性、水素化脱窒素活性を大幅に促進させることができた。2.実用触媒の殆どを占める担持触媒の担体の表面修飾により触媒活性成分の分散状態を制御し、これにより担持触媒の活性化を図った。加圧下での水,アルコール処理および焼成処理の効果、アルカリ土類金属による修飾の効果について検討した。また表面処理による金属の分散状態制御も検討した。3.チタン酸化物を中心に、センサー性能に及ぼす調製条件及び定比性と電気的性質などの相関を調べた。またTi^<4+>やO^<2->の一部を置換してイオンの価数や欠陥などを制御し、センサー機能の改善の可能性を検討した。4.室温用のO_2還元触媒として、金属ポルフィリン二分子体の触媒作用を検討した。またカソード極の改良が極めて重要な課題となっている溶融炭酸塩型電池のカソード極特性も検討した。5.触媒ー担体相互作用の研究手法として、イオン衝撃ーXPS(AES)法および走査型トンネル顕微鏡法の適用の可能性を検討した。