二酸化炭素から一段で高付加価値化合物を合成する固体触媒系の開発

开发一种由二氧化碳一步合成高附加值化合物的固体催化剂体系

• 批准号: 22KJ0079
• 负责人: TING KAHWEI
• 金额: $ 1.47万
• 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: 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0079/
• 关键词: レニウム; 金属－担体相互作用

担持金属触媒の活性と安定性は、金属と担体の間の相互作用、いわゆる金属－担体相互作用 (Metal－Support Interactions; MSIs) に大きく影響される。したがって、使用する金属や担体に依存するMSIsの挙動を理解することは、酸化物担持金属触媒の活性、選択性、および安定性を制御するために不可欠である。近年の研究により、担持金属の分散度は、金属原子の酸化物担体表面に対する結合エネルギーに支配されていることが報告されているが、これを以てMSIsを包括的に記述する因子とするには課題がある。特に、DFT計算から求められる電子構造と、実際の担持金属触媒表面の実験観察との間に見られる傾向について分析した研究例は少ないのが現状である。本研究では、レニウム(Re)とTiO2, SiO2, Al2O3, MgO, V2O5, ZrO2, Nb2O5, CeO2などの各種酸化物担体の間に働くMSIsを記述することを目的として、系統的な研究を行った。SiO2、Al2O3、MgO などのワイドギャップ酸化物上のReは凝集する傾向があるのに対し、TiO2、V2O5、ZrO2、Nb2O5、CeO2 など半導体酸化物上のReは凝集種を含まず高い分散性を示すことを明らかにした。中でも、担体の電子親和力が重要であることがわかった。この結果は、酸化物担体の電子状態がMSIsを包括的に記述する重要因子あることを示唆しており、担持金属触媒のより良い設計指針の構築に資するものと考える。

受支持的金属催化剂的活性和稳定性受到金属与支撑之间的相互作用，所谓的金属支持相互作用（MSIS）的很大影响。因此，根据所使用的金属和支撑，理解MSI的行为对于控制氧化金属催化剂的活性，选择性和稳定性至关重要。最近的研究报告说，载体金属的分散程度主要由金属原子与氧化物支撑表面的结合能的主导，但是将其用作全面描述MSI的因素存在挑战。特别是，很少有研究示例分析了从DFT计算获得的电子结构与实际支持金属催化剂表面的实验观察之间的趋势。在这项研究中，我们进行了系统研究，目的是描述Rhenium（RE）和各种氧化物支持（例如TIO2，SIO2，AL2O3，MGO，MGO，V2O5，ZRO2，ZRO2，ZRO2，NB2O5，CEO2）的MSI。已经发现，诸如SiO2，Al2O3，MGO和其他类似类似的宽间隙氧化物的RE趋势会凝聚，而在半导体氧化物（例如TiO2，V2O5，Zro2，Zro2，Zro2，NB2O5，CEO2，CEO2，CEO2）上的RE不包含凝聚的物种并表现出较高的分散性。其中，发现载体的电子亲和力很重要。该结果表明，氧化物支持的电子状态是全面描述MSI的重要因素，并认为它将有助于为支持的金属催化剂构建更好的设计指南。

项目成果

The reducibility and oxidation states of oxide-supported rhenium: experimental and theoretical investigations

氧化物负载铼的还原性和氧化态：实验和理论研究

• DOI: 10.1039/d2cp04784e
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ting Kah Wei;Mine Shinya;Ait El Fakir Abdellah;Du Pengfei;Li Lingcong;Siddiki S. M. A. Hakim;Toyao Takashi;Shimizu Ken-ichi
• 通讯作者: Shimizu Ken-ichi