光電子回折法を軸とした新規触媒解析手法の確立

基于光电子衍射的催化剂分析新方法的建立

• 批准号: 11J09374
• 负责人: 松井 公佑
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09374/
• 关键词: 光電子回折; X線光電子分光; X線吸収分光; Ni_2P; 水素化脱硫反応; 表面合金; NO吸着反応; 線光電子分光; 脱硫触媒

光電子回折は元素・サイト選択的に表面構造解析が可能であり, 触媒解析法として理想的な特徴を持つ. 本課題ではこれまで, 次世代の水素化脱硫(HDS)触媒として期待が持たれるNi_2Pの単結晶基板を用いて, 光電子回折により原子構造・電子状態の解析を行ってきた. その結果, バルクに局在する2種類のNiサイトを区別して状態観察することに成咳し, 本分析法は原子構造と電子状態の関連を緻密に調べることに最適であることを実証した. 本年度はこれまで確立した光電子回折を観点とした解析技術により, 最先端の触媒研究で着目されている表面系を用いて, 従来明らかにされていない触媒表面の構造とその触媒特性の関連を明らかにすることを目的とした.最近, Ni_2Pの実触媒開発では, Co, Mo, Feなどの遷移金属を添加するとHDS反応の触媒特性に変化が現れること力報告されている. 特に, Feと合金化させたNi_2P表面はHDS反応における選択性が飛躍的に向上することが明らかにされている. しかし, 実触媒のキャラクタリゼーションで強力なX線吸収微細構造(XAFS)では, バルク中に局在する2種類のNiサイトを区別して観察することが難しく, 従来, 元素識別した詳細な構造は明らかにされていなかった. そこで本研究では, Ni_2P単結晶上にFcを数原子層蒸着して, 表面に形成される構造を解明し, さらに, その触媒特性との関連を調べた. 実験では, Fe3p. Ni3p, P2pの内殻をそれぞれ励起して光電子回折パターンを得た. その際の光電子の運動エネルギーは600evである, Ni_3pとP2pのパターンがFe蒸着前後で変化しなかったことから, バルクの構造は維持されているものと判断した. その際, Fe3pのパターンがNi3pのバターンと非常に似ていたことから, 蒸着さ才たFeはNiサイトに選択的に導入されていることを発見した. また, Fe導入による触媒特性の変化を観察するために, HDS反応の活性に関連のあるNO分子を曝露して反応性の議論を行った. その結果, 清浄なNi_2P表面では全くNO吸着は見られなかったが, Fe蒸着Ni_2P表面ではNOの解離吸着とみられる挙動がXPSにより明らかにされた. また, Fe3p, P2pの内殻スペクトルでそれぞれ高エネルギー側に内殻シフト, 肩構造が見られたことから, NO吸着に活性な構造はNi_2P表面上に形成されたFe_2Pであることが示唆された.以上のように, 本研究では光電子回折が触媒解析法として有用であることを実証し, さらに, 実際の触媒研究で用いられている表面系に応用することで, 活性構造を明らかにすることに成功した.

Photoelectron reflection analysis of surface structure of selected elements is possible, and catalyst analysis method is suitable for ideal characteristics. This paper aims to investigate the application of the next generation of HDS catalyst to Ni_2P single crystal substrate, photoelectron reflection, atomic structure and electronic analysis. As a result, the analytical method has been proved to be optimal for the density-modulation of the relationship between atomic structure and electronic state. This year, we have established the photoelectron reflection point and the analytical technology, and we have made clear the surface structure and the catalytic characteristics of the catalyst. Recently, Ni_2P catalyst development, Co, Mo, Fe and migration metal addition, HDS reaction catalyst characteristics and changes in the report. In particular, Fe alloying on Ni_2P surface has a high selectivity for HDS reaction. X-ray absorption fine structure (XAFS) is difficult to distinguish between the two kinds of Ni particles in the catalyst. In this study, the structure of Ni_(2) P single crystal formed by evaporation of several atomic layers and the relationship between its catalytic properties were investigated.実験では, Fe3p. Ni3p, P 2 p inner shell excitation and photoelectron reflection. The motion of photoelectrons in the solar system is 600ev, Ni_3p and P_2p are changed before and after Fe evaporation, and the structure of photoelectrons is maintained. In the meantime, Fe3p is introduced into Ni3p, and Fe3p is introduced into Ni3p. The investigation of the catalytic properties of Fe introduced into HDS was carried out. The results show that NO is adsorbed on the surface of Ni_2P, Fe is evaporated on the surface of Ni_2P, NO is dissociated and adsorbed on the surface of Ni_2P. Fe3P, P2P inner shell structure is formed on the surface of Ni2P, and Fe2P inner shell structure is formed on the surface of Ni2P. In this study, photoelectron backscattering catalyst analysis method was successfully used in the study of surface systems.

项目成果

Atomic and Electronic Structure Analysis of Catalytic Ni2P (10-10) surface by Photoelectron Diffraction Spectroscopy

光电子衍射光谱法分析催化 Ni2P (10-10) 表面的原子和电子结构

• 发表时间: 2013
• 作者: 高麗正史;佐藤薫;松井公佑;高麗正史;松井公佑;高麗正史;Hirosuke Matsui
• 通讯作者: Hirosuke Matsui

The Influence of Fluorinated Silicon Nitride Gate Insulator on Positive Bias Stability toward Highly Reliable Amorphous InGaZnO Thin-Film Transistors

• DOI: 10.1149/2.014402jss
• 发表时间: 2014
• 期刊: ECS Journal of Solid State Science and Technology
• 影响因子: 2.2
• 作者: H. Yamazaki;Y. Ishikawa;M. Fujii;Y. Ueoka;M. Fujiwara;E. Takahashi;Y. Andoh;N. Maejima;H. Matsui;F. Matsui;H. Daimon;Y. Uraoka

光電子回折分光法による新規触媒解析手法の開発～水素化脱硫触媒Ni_2P表面を舞台とした種々の構造形態と触媒特性～

利用光电子衍射光谱法开发新的催化剂分析方法〜加氢脱硫催化剂Ni_2P表面的各种结构形式和催化剂性能〜

• 发表时间: 2014
• 作者: F.Matsui;T.Matsushita;M.Hashimoto;K.Goto;N.Maejima;H.Matsui;Y.Kato;H.Daimon;M. Kohma and K. Sato;M. Kohma and K. Sato;松井公佑
• 通讯作者: 松井公佑

Analysis of electronic structure of amorphous InGaZnO/Si02 interface by angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy

角分辨X射线光电子能谱分析非晶InGaZnO/SiO2界面的电子结构

• DOI: 10.1063/1.4828869
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Y. Ueoka;Y. Ishikawa;N. Maejima;F. Matsui;H. Matsui;H. Yamazaki;S. Urakawa;M. Horita;H. Daimon and Y. Uraoka
• 通讯作者: H. Daimon and Y. Uraoka

Atomic Structure and Catalytic Activity of W-Modified Ni_2P Surface Alloy by Photoelectron Diffraction and Spectroscopy

光电子衍射和能谱研究W改性Ni_2P表面合金的原子结构和催化活性

• 发表时间: 2014
• 期刊: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology
• 影响因子: 0.7
• 作者: H. Matsui;F. Matsui;N. Maejima;H. Daimon;T. Matsushita;H. Ariga;K. Asakura
• 通讯作者: K. Asakura