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

使用贵金属颗粒作为核心材料创建纳米级蛋壳颗粒

• 批准号: 10875152
• 负责人: 若林 勝彦
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875152/
• 关键词: 包接微粒子; ロジウム; シリカ; マイクロエマルション; CO水素化; エッグシェル微粒子; 高機能超微粒子; 包接構造; 逆ミセルの高度利用; Rh; SiO_2; Frogspawn微粒子

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。

Under the condition that the ratio of water to surfactant is 23, the core material of noble metal ultrafine particles such as Rh, etc., and the coating structure of metal acid (SiO_2) are successfully modulated. This year, the temperature of the solution during the preparation of fine particles, the conditions for the hydrolysis of SiO_2 raw materials, the size of Rh particles and the control of SiO_2 structure, the influence of structural factors on catalytic function (e.g., the investigation of CO hydration reaction) and the influence of water were adjusted. The temperature of Rh particle preparation solution varies from 40℃ to 70℃, and the diameter of Rh particle varies from 3.0 nm to 4.9 nm. The amount of TEOS added during TEOS hydrolysis, the concentration of TEOS, the thickness of SiO_2 layer and the control of SiO_2 pore structure are discussed. The average pore size of SiO_2 layer is about 1.0 nm. The Rh-SiO_2-coated particles were coated with CO at a high temperature and a low temperature. A square, Rh particle diameter range, product selection property, certain SiO_2 has a high pore capacity, high catalytic activity, and a selectivity of more than 40% for industrially useful carbon number and acid-containing compounds. SiO_2 pore capacity increases, SiO_2 voids increase, Rh phase contact increases.

项目成果

T..Hanaoka,T.Hatsuta,T.Tago,M.Kishida and K.Wakabayashi: "Control of the Rhodium Particle Size of the Silica-Supported Catalysts by Using Microemulsion"Applied Catalysis A-General. 190(1-2). 291-296 (2000)

T..Hanaoka、T.Hatsuta、T.Tago、M.Kishida 和 K.Wakabayashi：“使用微乳液控制二氧化硅负载催化剂的铑粒径”应用催化 A-一般。

T.Tago,T.Hatsuta,R.Nagase,N.Kishida and K.Wakabayashi: "Synthesis of Silica-Coated Cobalt Ferrite Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion"Transactions Materials Research Society of Japan,in press.

T.Tago、T.Hatsuta、R.Nagase、N.Kishida 和 K.Wakabayashi：“利用油包水微乳液合成二氧化硅包覆的钴铁氧体纳米粒子”，日本材料研究会汇刊，出版中。

T.Tago,T.Hanaoka,P.Dhupatemiya,H.Hayashi,M.Kishida and K.Wakabayashi: "Effect of Rh Content on Catalytic Behavior in CO Hydrogenation with Rh-Silica Catalysts Prepared Using Microemulsion"Catalysis Letters. 64. 27-31 (2000)

T.Tago、T.Hanaoka、P.Dhupatemiya、H.Hayashi、M.Kishida 和 K.Wakabayashi：“Rh 含量对使用微乳液制备的 Rh-二氧化硅催化剂进行 CO 氢化反应的催化行为的影响”催化快报。

多湖 輝興,長瀬 亮,初田 隆俊,ポントーン トゥーパテーミ,岸田 昌浩,若林 勝彦: "シリカで包接した貴金属超微粒子の形成機構と触媒活性"触媒. 41巻・6号. 468-470 (1999)

Teruoki Tago、Ryo Nagase、Takatoshi Hatsuda、Pontone Tupatemi、Masahiro Kishida、Katsuhiko Wakabayashi：“二氧化硅包合的超细贵金属颗粒的形成机制和催化活性”，《催化剂》，第 41 卷，第 6 期，第 468-470 期。