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複合構造化による卑金属酸化物ナノクラスターの機能拡張

通过复合结构扩展贱金属氧化物纳米团簇的功能

基本信息

批准号：
22K04822
负责人：
一國伸之
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

コバルトやニッケルなどの卑金属元素の酸化物種を担体上でナノメートルサイズに微細化させ，担体や第二元素添加による協奏効果を効果的に発現させて，分子状酸素を用いたアルコール酸化反応活性の向上を目指した。(1)担持型酸化コバルトのナノクラスター化による高活性化：活性炭上にコバルト酸化物ナノクラスターを構築したところ，コバルトの担持量を3 wt%から1 wt%に下げることでコバルトあたりの1-フェニルエタノールの酸化反応活性を2倍向上させることに成功した。TEM観測から3 wt%ではコバルト酸化物種は平均粒径が6.0 nmであったが，1 wt%では粒子の観測ができなかった。XAFS解析結果と比較することで，1 wt%では1.0 nm程度にまで小さくなっていたことが示唆された。また，微小化したコバルト酸化物の格子酸素がアルコール酸化反応に寄与し，その後気相の分子状酸素により触媒構造が復元するというサイクルを繰り返していることがXAFS解析から明らかになった。(2)マンガン種を添加した酸化ニッケルナノクラスター触媒による協奏効果：活性炭上にマンガン種を添加したニッケル酸化物ナノクラスター構築した。ニッケルと複合化していないマンガン酸化物ナノクラスター自体も酸化反応に活性を有するが，この場合は反応前後にマンガン種が還元することがXAFSからわかった。一方，ニッケル種に添加したマンガン種は，反応前後で還元してなく，直接アルコールを酸化していないことが示唆された。添加したマンガンの粒子サイズを小さくすることでNi-O-Mn構造を増やすことも効果的であることがわかったが，さらに，マンガン種の酸化状態が高いことで高活性な触媒となることがXAFSなどの解析から明らかとなった。活性種だけでなく，添加元素のサイズや酸化状態も明らかにし，新たな複合構造創出に向けた知見を得た。

The acid species of the base metal element are refined on the support, and the effect of the second element addition on the support is realized. The acid reaction activity of the molecular acid element is pointed up. (1)Support Acidification: Support Acidification on Activated Carbon: Support Acidification on Activated Carbon: 3 wt%, 1 wt%, 2 times, 1 times, 2 times, 2 times, 3 times TEM measurements show that 3 wt% of the acidified species have an average particle size of 6.0 nm, and 1 wt% of the acidified species have an average particle size of 6.0 nm. XAFS analysis results are compared to 1 wt% at about 1.0 nm. In addition, XAFS analysis of lattice acids in micro-scale acidified compounds is carried out in the presence of molecular acids in the post-phase catalyst structure. (2)Add acid to the activated carbon and add acid to the activated carbon. In this case, it is necessary to reduce the amount of acid produced by the reaction. In one direction, the seed is added to the seed, and the seed is added to the seed before and after the seed is added to the seed. Add Ni-O-Mn structure to increase the acidity of the catalyst. Active species are added to the acid state, and new composite structures are created.