多元機能を有する金属－金属酸化物複合クラスター触媒の開発

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本研究では、バルク構造と比べて特異的な触媒作用を示す触媒材料として知られる金属クラスターおよび酸化物クラスターを組み合わせ、従来の金属ナノ粒子触媒ではみられない特異な反応性を示す金属-金属酸化物複合クラスター触媒を創製することを目標としている。はじめに、最適な金属クラスターおよび酸化物クラスターの構成元素種を探索した。昨年度までに、担持金属クラスター触媒の構成元素として、RhおよびMo酸化物が最適であることを発見した。特に、水素化反応においてRhに解離吸着した水素が、Moを部分的に還元することが重要であることを明らかにしている。この結果に基づき、本年度では、RhおよびMo酸化物からなる複合クラスター触媒の開発を行った。複合クラスター触媒の調製は、有機配位子によって保護されたRhとMo酸化物の複合クラスターを、担体に担持後焼成することで行った。この触媒は、予めRhとMoが複合化しているため、水素雰囲気下でMoの還元が効率よく進行することが期待される。前駆体としてRhとMoから構成される複合クラスターに着目し、担体に担持後焼成することで複合クラスター触媒の調製を行った。焼成雰囲気として大気下、真空下または水素雰囲気下で触媒の調製を行ったところ、真空下での焼成で得られた触媒のみが水素化反応において高い活性を示した。Rh K殻XANES測定によると、真空下で焼成した触媒はRhの酸化数が0価近くまで還元されていることがわかった。一方、他の焼成条件で得られた触媒では、Rhの酸化数が前駆体から変わらず1価であった。従って、真空下で焼成した触媒の水素化反応における高い活性は、Rhの低い酸化数に由来すると考えている。