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酸化物表面での活性酸素種の動的挙動の解明とそれに基づいた新規機能性表面の設計

阐明氧化物表面活性氧的动态行为以及基于此的新型功能表面的设计

基本信息

批准号：
16750008
负责人：
生井勝康
金额：
$ 2.37万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

気相中の酸素濃度に応じて酸素濃度の制御することが可能な「酸素のリザーバー」としての特異な性質を持つことが知られている酸化セリウム(CeO_2)の(111)表面を非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)により観察し、CeO_2の反応性についても検討を行った。まず、メタノールの脱水素反応では、反応雰囲気下でのin-situ NC-AFM観察から、従来言われていたどの部分でも平均的に反応が進行するわけではなく、吸着したメトキシ種の脱離により形成された酸素欠陥を基点とする新たな連鎖反応により進行することを明らかにした。また、二酸化窒素(NO_2)との反応についても、NC-AFMを用いたその場観察から、表面酸素欠陥構造に依存して、単原子欠陥サイトではNO_2の還元反応が、多原子欠陥サイトではNO_3への酸化反応が優先的に進行することを明らかにした。また、触媒反応機構を明らかにすることを目的として、in-situ STMとDFT計算を用いて、TiO_2(110)単結晶表面上でのギ酸の脱水分解反応について検討した。TiO_2(110)表面は、ギ酸分解反応に高い活性を持ち、脱水反応では、反応速度論的解析から単分子的にCOとH_2Oに分解することが知られているが、その反応サイト及び反応機構は依然として明らかとなっていない。各反応条件下において、吸着種の動的挙動をin-situ STM観察を行い、それぞれの表面反応過程の実空間観察に成功した。これらの結果とDFT計算結果から、TiO_2(110)表面でのギ酸脱水分解反応の反応機構を明らかにした。

The acid concentration in the 気 phase is controlled by the acid concentration. It is possible to control the acid concentration. "としてのspecific properties" The non-contact interatomic force micromirror (NC-AFM) on the surface of (CeO_2)(111) was inspected, and the reactivity of CeO_2 was measured.まず、メタノールのDehydrin Reaction では、Reaction 応Ambience囲気下でのin-situ NC-AFM Observation and inspection The トキシkind の detachment により forms the された acid element owes the base point とする新たな chain reaction 応により proceeds することを明らかにした.また, Dioxin (NO_2) とのreaction についても, NC-AFM いたそのfield observation から, Surface acid element lack structure dependence して, 単hara The sub-reduction reaction NO_2 is the original reaction, and the polyatomic reaction NO_3 acidification reaction is the priority.また、catalytic reaction agency を明らかにすることをpurpose として、in-situ STM and DFT calculations were performed using the dehydration decomposition reaction of the acid on the crystal surface of TiO_2(110). The surface of TiO_2(110), the acid decomposition reaction, high activity, dehydration reaction, and the analysis of reaction speed theory, the C of the single molecule OとH_2Oにanalyticsすることが知られているが、その Reflection The サイト和びanti-reflection mechanism is still the same as the として明らかとなっていない. Under each reaction condition, the in-situ STM observation of the movement of adsorption species and the surface reaction process of the surface reaction were successful.これらの results and DFT calculation results から、TiO_2(110) surface でのギacid dehydration and reaction mechanism を明らかにした.