卑金属サブナノ粒子の合金化による触媒機能増幅

通过贱金属亚纳米颗粒合金化增强催化功能

• 批准号: 22KJ1315
• 负责人: 森合 達也
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1315/
• 关键词: デンドリマー; サブナノ粒子; ニッケル; 環境浄化型触媒; メタンのドライリフォーミング反応; 第四周期元素

比較的安価で市場規模が大きい卑金属元素であるニッケルに着目し、従来の貴金属材料の代替となるような環境浄化型触媒の開発を行った。初めに、当研究グループが独自に開発した樹状高分子であるデンドリマーを用いた鋳型合成法により、4種類の核数を持つニッケルサブナノ粒子の合成を達成した。次に、これらをメタンのドライリフォーミング反応の触媒として応用し、ニッケルのナノ粒子やバルクとの性能比較を行った。結果として、本反応の昇温実験において、28核ニッケルサブナノ粒子が最も低い反応開始温度を示し、これが熱力学的平衡計算で得られた理論的限界値と一致するほどであることも判明した。実際に、この際の反応における活性化エネルギーを算出した結果、1 kcal/molを下回っていることが明らかとなり、従来触媒と比べて活性化障壁を格段に下げることに成功した。この成果から、触媒を原子レベルで適切にデザインすることで反応に最適なサイトが形成し、卑金属でさえ活性を最大限まで向上させることが可能であることが示された。続いて、卑金属元素の拡張を目指し、ニッケル以外にもチタンから亜鉛までの計9種類の第四周期元素において、サブナノ粒子の合成を行った。結果的に、全ての元素間で錯形成挙動を統一することに成功し、これに伴い、統一条件における9種類の第四周期金属サブナノ粒子の合成に成功した。さらに、この条件を用いることで、多元素合金サブナノ粒子の合成も達成した。

Comparative market size is large, low metal elements are used, and precious metal materials are substituted for environmental purification catalysts. At the beginning of the research, I started to develop dendrimers on my own, and I used them as a dendritic polymer. The 鋳 type synthesis method has been achieved, and the synthesis of 4 types of nuclear particles has been achieved. The second time Performance comparison of て応用し and ニッケルのナノ particle やバルクとの. As a result, the temperature rise of the original reaction and the reaction temperature of the 28-core particle were the lowest and the reaction started temperature The equilibrium calculation of thermodynamics of をshows し and これが and it is found that the limit value of られた theory is consistent and it is proved that it is consistent.実记に、この记の ReflectionにおけるActivationエネルギーをcalculate the result, 1 kcal/molを下注っていることが明らかとなり、従来catalystと比べてActivation barrier をlattice segment に下げることにsuccessfulした.このachievement から、catalyst をatomic レベルで色 にデザインすることでreaction にoptimum なサイトがThe formation of base metal is active and the maximum limit is reached and the upper limit is possible.続いて, base metal element の拡 Zhang を Eye finger し, ニッケル にもチタンから亜 lead It contains 9 types of elements of the fourth cycle, において, and サブナノparticles, を行った. As a result, the synthesis of the fourth cycle metal particles of the fourth period of metals of the fourth cycle was successful, and the mismatch between all the elements was successfully achieved. The さらに and このconditions are achieved by the synthesis of いることで and multi-element alloy サブナノ particles.