高性能液相化学水素貯蔵材料の研究

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これまで報告されている化学的水素貯蔵材料の主なものは水素放出温度が高い上、固相材料であったため、自動車等の移動型供給先への充填や副生成物の回収・再生が困難であった。そのために、水素含有量が高く、温和な条件下で水素放出が可能で且つ移動型タンクへの充填が容易な液状の化学的水素貯蔵材料の開発が強く求められている。本研究では、液相化学的水素貯蔵材料を取り上げ、温和な条件下での水素発生触媒の開発を目的としている。さまざまなシリカナノ球に内包/担持されたPdナノ粒子の合成とキャラクタリゼーションを行った。これらのシリカナノ球に内包/担持されたPdナノ粒子は、温和な温度でギ酸分解・水素発生反応に高い触媒活性を示した。ここで、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル/シクロヘキサン逆ミセル系において、Pd(NH3)4C12前駆体を用いて合成を行い、ついでNaBH4を用いて還元を行い、中空シリカナノ球に内包されたPdナノ粒子(Pd@ SiO2)を合成した。また、逆ミセル法により、シリカナノ球を合成し、さらにPd(NH3)4C12前駆体を含浸法によってシリカナノ球に担持させ、ついでNaBH4を用いて還元を行い、シリカナノ球担持Pdナノ粒子(Pd/SiO2)を合成した。Pd@SiO2及びPd/SiO2触媒は、市販シリカに担持されたPdナノ粒子触媒よりもギ酸分解・水素発生反応に高い触媒活性を示した。シリカ担体の表面基とPdナノ粒子との相互作用は触媒活性に大変重要であることが示唆された。本水素発生システムによって、高い重量・体積密度の水素貯蔵が可能であり、且つ比較的温和な反応条件において高い速度で水素を放出することが可能であることを示した。