高感度反射吸収赤外分光法による反応条件下での新規モデル触媒上の表面吸着種の観察

使用高灵敏度反射吸收红外光谱观察反应条件下新型催化剂上的表面吸附物质

• 批准号: 08740442
• 负责人: 福井 賢一
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740442/
• 关键词: 反射吸収赤外分光法; 表面反応; 表面吸着種; 触媒; モデル表面; その場観察; 振動分光; 固体表面

固体触媒表面上で反応機構を解明してゆく為には、キャラクタライズされた表面を用いて反応条件下で生じる微量の反応中間体や準安定な吸着種を高感度でとらえることが重要である。本研究の目的は、単結晶表面より実際の触媒に近いモデル触媒表面を用いて、高感度反射吸収赤外分光(RAIRS)法により反応条件下で表面吸収種をとらえることである。RAIRS法は反応条件下の吸収種のその場観察に有効な振動分光法で、金属表面上では高感度測定が可能であることが知られている。しかし、触媒の担体として用いられるSiO_2などの酸化物表面上では一般に感度が低く、モノレイヤー以下の吸収種のRAIRS測定は非常に困難である。本研究では、Si基板上にCVD法によりSiO_2(50nm)/W(70nm)/Si(100)なる構造をもつ試料を作製し、設計・製作を行ってきたRARIS装置を用いて測定を行った。SiO_2薄層の下にW金属層を埋め込んだこの試料を用いることで、SiO_2表面上に吸着した水酸基、メトキシ基について金属表面上の吸着種と同程度の感度でRAIRS測定が可能となることを明らかにした。さらに、このSiO_2上の表面水酸基について、同位体交換やメタノールとの反応によるメトキシ基生成といった反応過程についてのRAIRS測定にも成功した。また、このSiO_2(50nm)/W(70nm)/Si(100)表面上に金属塩を用いてspin coating法でCuを担持後、焼成、還元して粒径の揃ったCuクラスターを調製した。この表面上でもモノレイヤー以下の水酸基、メトキシ基、ギ酸イオンをRAIRSにより観測することに成功し、メタノール分解反応過程についての知見が得られつつある。

The reaction mechanism on the surface of the solid catalyst is very important for the production of trace amounts of reaction intermediates and quasi-stable adsorption species under the reaction conditions. The purpose of this study is to study the surface absorption of the catalyst under the condition of high sensitivity reflection infrared spectroscopy (RAIRS). The RAIRS method has the advantage of field observation of absorption species under reaction conditions and high sensitivity measurement on metal surfaces. It is very difficult to measure RAIRS of adsorption species below SiO_2 on the surface of acid compounds. In this study, SiO_2(50nm)/W(70nm)/Si(100) samples were prepared, designed and fabricated by CVD on Si substrates. The absorption of water acid groups on the surface of SiO_2 and metal groups on the surface of SiO_2 are possible to determine RAIRS with the same sensitivity. In addition, the RAIRS determination of surface hydroxyl groups on SiO_2 was successfully carried out. The Cu particles on SiO_2(50nm)/W(70nm)/Si(100) surface were prepared by spin coating method after Cu was supported, sintered and reduced. On the surface of this paper, the following aqueous acid groups, aqueous acid groups and aqueous acid groups are detected by RAIRS.

项目成果

Hiroshi Onishi: "Molecularly resolved observation of anisotropic intermolecular force in a formate-ion monolayer on a TiO_2 (110) surface by scanning tunneling microscopy" Colloids and Surfaces A. 109. 335-343 (1996)

Hiroshi Onishi：“通过扫描隧道显微镜对 TiO_2 (110) 表面上的甲酸离子单层中的各向异性分子间力进行分子分辨观察”胶体和表面 A. 109. 335-343 (1996)

Hiroshi Onishi: "Temperature-Jumps STM Observation of Reaction Intermediate on Metal-Oxide Surfaces" Journal of Physical Chemistry. 100. 9582-9584 (1996)

Hiroshi Onishi：“金属氧化物表面反应中间体的温度跳跃 STM 观察”物理化学杂志。

Ken-ichi Fukui: "CO Adsorption and Oxidation on P (110) -c (2×4) -O by Reflection-Absorption Intrared Spectroscopy" Journal of Physical Chemistry. 100. 18795-18801 (1996)

Ken-ichi Fukui：“通过反射吸收红外光谱法对 P (110) -c (2×4) -O 进行 CO 吸附和氧化”物理化学杂志 100。18795-18801 (1996)