噴霧燃焼法により調製したシリカ担持金属触媒のキャラクタリゼーションと触媒作用

喷雾燃烧法制备二氧化硅负载金属催化剂的表征及催化活性

• 批准号: 06740530
• 负责人: 水嶋 生智
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06740530/
• 关键词: 噴霧燃焼法; シリカ担持ニッケル触媒; 多孔質体; 細孔制御

珪酸エチルのゾル溶液を用いて噴霧燃焼法により作成したシリカは高表面積を有する多孔質の球状粒子であり、その細孔径や細孔容積は噴霧温度や原料溶液の粘度により制御できる。本研究ではアルコキシド法の手法に従ってニッケルエチレングリコラートと珪酸エチルの混合溶液を調製し、これを噴霧燃焼法で粉化して得られたシリカ担持ニッケル触媒のキャラクタリゼーションを行った。当初はシリカと同様な手法を試みたが、粉末を水中に分散して捕集する際に生成した粉末からニッケルが溶出してしまうため、フィルターで捕集できるよう装置を改良したところ、目的とするシリカ担持ニッケル触媒を得ることができた。この触媒は入口径が1nm以下の非常に微細で均一な細孔を有していることが確認されたが、シリカ単独の場合のように、細孔径の噴霧温度の上昇にともなう増加は観察されず、一定であった。この原因については現在も検討中である。本方法では溶液の調製過程で生成したNi-O-Si結合を保持したまま固化でき、したがってニッケルイオンがシリカマトリックス中に原子レベルで分散していることが当初期待されたが、EXAFSではNi-O-Si結合は観察されず、ニッケルはある程度凝集して微細な酸化ニッケルを形成していることが明らかとなった。これは、噴霧燃焼前にゾル溶液を多量に水に分散する過程でNi-O-Si構造が崩壊したためではないかと考えられる。しかしながら、本研究で生成したシリカ担持ニッケル触媒のニッケル分散度は極めて高く、しかも均一で微細な細孔を有しているので、触媒反応時には高い形状選択性が期待できる。この点については今後検討してゆく予定である。

使用硅酸盐溶液溶液制备的二氧化硅是具有高表面积的多孔球形颗粒，其孔径和孔体积可以通过原料溶液的喷雾温度和粘度来控制。在这项研究中，根据烷氧化物法制备了镍乙二醇乙酸和硅酸盐的混合溶液，并通过喷雾燃烧使二氧化硅支持的镍催化剂获得。最初，尝试了与二氧化硅相同的方法，但是当通过水分散和收集时，从产生的粉末中洗脱了镍，因此该设备得到了改进，以便可以通过过滤器收集，并获得所需的二氧化硅支持的镍催化剂。已经证实，该催化剂的入口直径为1 nm或更少，但与仅二氧化硅的情况下，由于观察到喷雾温度的升高，孔径没有增加，而且孔径不变，而且孔径没有增加。原因仍在考虑。最初，这种方法在保留溶液制备过程中产生的NI-O-SI键时会固化，因此镍离子在硅胶基质中的原子水平分散，但据显示在EXAFS中没有观察到NI-O-SI键，并且在某种程度上凝聚了一定程度的镍片以形成一定程度的细金镍氧化镍。这被认为是因为在喷涂燃烧之前将大量的SOL溶液分散在水中的过程中，NI-O-SI结构崩溃了。然而，这项研究中产生的二氧化硅支持的镍催化剂的镍分散剂非常高，并且也具有均匀且细腻的毛孔，因此在催化反应期间可以预期高形状的选择性。这一点将在将来讨论。