貴金属微粒子を芯物質とするナノスケールエッグシェル微粒子の創製

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本研究室では、マイクロエマルション系にはポリオキシエチレンセチルエーテル/シクロヘキサン系を用い、水と界面活性剤のモル比が23の条件下で、Rh等の貴金属超微粒子を芯物質とし、その周りを金属酸化物(シリカ、SiO_2)で被覆した包接構造を有する微粒子をナノスケールで調製することに成功した。本年度は、微粒子調製時の溶液の温度、SiO_2原料である珪酸エチル(TEOS)の加水分解条件を変化させることにより、Rh粒子径とSiO_2構造の制御を試み、これらの構造因子が触媒機能(例としてCO水素化反応について検討)に及ぼす影響を調べた。Rh微粒子調製時の溶液の温度を40℃〜70℃で変化させることにより、Rh粒子径のみを3.0nm〜4.9nmの範囲で制御することができた。また、TEOS加水分解時のTEOS添加量、アンモニア濃度を変化させることによる、SiO_2層厚み、SiO_2細孔構造を制御することができた。SiO_2層の平均細孔径は約1.0nmであり、アンモニア量によって細孔容量が変化した。これらのRh-SiO_2包接微粒子を用いてCO水素化反応を行ったところ、反応律速下で水素化反応が進行していることが明らかとなった。一方、このRh粒子径範囲では、生成物選択性はほぼ一定であった。SiO_2細孔容積が大きい包接微粒子ほど、触媒活性が高くなり、さらに工業的に有用な炭素数2以上の含酸素化合物が選択率40%以上で得られた。これは、SiO_2細孔容積が増大する、すなわちSiO_2の空隙が大きくなるに従い、気相と接触可能なRhの活性サイトが増加したためと考えられる。