卑金属ヒドリド種を基盤とした触媒設計指針の構築と高効率脱水素触媒の開発

基于贱金属氢化物物种的催化剂设计指南构建和高效脱氢催化剂的开发

基本信息

批准号：
21J11744
负责人：
安村駿作
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

二年目は、一年目に発見した水酸化チタン(TiH2)の脱水素作用について、反応経路自動探索法を用いて理論的に解析した。反応経路探索により、TiH2によるプロパン脱水素反応の経路として2種類のメカニズム(step-wise, concerted)が提案された。いずれも活性化障壁は非常に低かった。これはPt系触媒を凌ぐ活性を示した実験事実と一致する。詳細な検討の結果、水酸化チタンの表面に存在する水素欠陥がプロパンの水素を引き抜くことで脱水素反応が進行することが明らかになった。水素欠陥生成エネルギーや欠陥周辺のTiの電子状態について議論した内容について、現在論文投稿準備中である。また、本研究を通じて取り組んできた卑金属ヒドリド種の局所構造とエタン脱水素作用の関係についてレビュー記事を投稿し、掲載された。還元的固体イオン交換法（RSSIE）を用いてIn-CHAゼオライトを調製する際に、Inヒドリド種が形成されることを確認し、その非酸化的C2H6脱水素反応への触媒作用を明らかにした。また、その詳細な構造と反応機構について、分光学的、動力学的、理論的な研究と合わせて考察した内容をまとめている。Gaジヒドリド種([GaH2]+)の優先的生成による、Ga交換ゼオライトの選択的な非酸化的C2H6脱水素反応について、Inヒドリド種と比較しながら議論している。2年間の卑金属ヒドリド種に関する研究の中で得られた結果や知見について、In/Ga活性種の局所構造と反応選択性の関係や、活性種の形成に及ぼすゼオライト骨格の違いの影響などを総合的に考察している。

第二年，我们利用自动反应路径搜索方法，从理论上分析了第一年发现的氢氧化钛（TiH2）的脱氢效果。通过反应路线搜索，提出了 TiH2 丙烷脱氢反应的两种机制（逐步式、协同式）。在这两种情况下，激活势垒都非常低。这与显示活性优于 Pt 基催化剂的实验事实一致。详细研究表明，氢氧化钛表面存在的氢缺陷从丙烷中提取氢，从而促进脱氢反应。我们目前正在准备提交一篇论文，讨论氢缺陷形成能和缺陷周围钛的电子态。此外，我还提交了一篇关于贱金属氢化物局部结构与乙烷脱氢之间关系的综述文章，该文章是我通过本次研究一直在进行的，并发表了。我们证实了使用还原固态离子交换（RSSIE）制备In-CHA沸石过程中In氢化物的形成，并阐明了其对非氧化性C2H6脱氢反应的催化作用。它还总结了详细的结构和反应机制，以及光谱、动力学和理论研究。与 In 氢化物物种相比，讨论了由于优先形成 Ga 二氢化物物种 ([GaH2]+) 而导致的 Ga 交换沸石的选择性非氧化性 C2H6 脱氢。全面回顾了两年来贱金属氢化物物种研究取得的成果和知识，包括In/Ga活性物种的局域结构与反应选择性之间的关系，以及沸石骨架差异对活性物种形成的影响我们正在考虑它。

项目成果

期刊论文数量（43）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Acid Catalysis over Crystalline Zr3SO9: Role of the Local Structure in Generating Acidity

结晶 Zr3SO9 的酸催化：局部结构在产生酸度中的作用

DOI：
10.1021/acscatal.3c00225
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
12.9
作者：
Tao Meilin;Ishikawa Satoshi;Ikeda Takuji;Yasumura Shunsaku;Shimoda Kosuke;Osuga Ryota;Jing Yuan;Toyao Takashi;Shimizu Ken;Matsuhashi Hiromi;Ueda Wataru
通讯作者：
Ueda Wataru

Dynamic Structural Evolution of [Rh(NO)2]+ Complex/Rh Metal Cluster in Zeolite during de-NOx via in situ Formed NH3 under Lean/Rich Periodic Conditions

稀/富周期条件下原位形成 NH3 脱硝过程中沸石中 [Rh(NO)2] 络合物/Rh 金属簇的动态结构演化

DOI：
10.1021/acs.jpcc.2c05705
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasumura Shunsaku;Kato Taisetsu;Qian Yucheng;Toyao Takashi;Maeno Zen;Shimizu Ken
通讯作者：
Shimizu Ken

高担持Pd導入CHAゼオライトの固相合成とNO吸着脱離特性

高负载Pd引入CHA沸石的固相合成及NO吸附/解吸性能