銅イオン交換ゼオライトによる室温での水素吸着・活性化現象

铜离子交换沸石在室温下的氢吸附和活化现象

基本信息

批准号：
17655061
负责人：
黒田泰重
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

銅イオン交換ゼオライト,特にMFI型(CuMFIと略記),はNOxの分解活性が極めて高いことから触媒として注目される極めて興味深い物質である.我々はCuMFI中の銅イオンの状態解析の過程で,偶然,窒素がこの物質に室温で吸着される現象を世界で初めて見いだした.通常,窒素は不活性な気体であるが,我々が見いだしたこの現象を応用すれば室温での新規な窒素吸着剤の開発も夢ではない.しかし,この吸着サイトの状態についてはほとんど明らかになっていない.そこで,この銅イオンの状態解析のために,水素吸着を通した研究を計画した.その研究過程で,再び,室温での水素の特異吸着現象およびH-D交換反応を見出した.本研究ではこの室温での水素吸着現象の吸着活性サイトの解析およびH-D交換反応の解析,加えて低温(77K付近)から室温の領域で吸着されている水素の状態解析を行うことを目的とする.これらの異なる方法で調製したCuMFI試料の窒素吸着特性を基に,ゼオライト中の水素吸着高活性な銅イオンの状態の解明を行い,より高活性な吸着能を有する試料の調製とデザインを行う.臨界温度が33.2Kの水素が室温で,しかも1Torr程度の圧力で,吸着される現象をだれが予想できたであろうか!我々はこんな不思議な現象を見出したのです.この水素吸着活性サイトを明らかにすることは水素固定・活性化および貯蔵材料をデザインする上で極めて重要である.科学的にはいったいどのような特異なCu+が水素に対して活性なサイトとして働いているのか,その電子状態の解析には大変興味がもたれる.これらのデータを基に,水素吸着活性サイトを明らかにし,より高機能な水素吸着剤の開発をめざす.ゼオライト中の銅イオンの状態は通常では考えられないほど特徴的である.表面で起こる現象は表面を特異反応場として利用したナノサイエンスに関連しており,本研究を,表面を新物質として利用した新しい無機化学の反応・物性に関連した領域へと展開させていきたい.このように,学術的にも極めて意義深い,独創的な研究となる.また,この試料はN_2吸着活性やNO分解活性も示すことから,銅イオンのサイト解析は環境化学的観点からも極めて重要で意義深いテーマであると考える.このCuMFI試料中の1価の銅イオンは水素と室温でさえ相互作用するという特性を有する.XAFS,ESR,IR,PE,吸着熱測定などを行なうことによって,この水素吸着サイトの状態を解明した.二配位,三配位構造を有する1価銅イオンが吸着サイトとして機能することがわかった.高い水素の吸着能を有する試料の調製にも成功した.CuMFIを用いたH-D交換反応,水素添加反応などに関しての触媒作用も検討した.CuMFI試料は室温で水素分子を活性化し,B酸点として働く水素と,室温でさえ,H-D交換反応を引き起こすことを明らかにした.この事実は,白金に代わる水素添加触媒開発という観点からもきわめて興味深い.

铜离子交换沸石，特别是MFI型（缩写为CuMFI），是一种非常有趣的材料，由于其极高的NOx分解活性而引起人们的关注，我们在世界上首次发现氮是一种催化剂。在室温下被这种物质吸附。氮气通常是惰性气体，但我们发现如果应用这种现象，在室温下开发新的氮吸附剂并不是梦想。但是，这个吸附位点的状态很大程度上是未知的，因此，为了分析这种铜离子的状态，我们计划了一个。在研究过程中，我们再次发现了氢气在室温下的特异吸附现象以及H-D交换反应。本研究的目的是分析元素吸附现象和H-D交换反应的吸附活性位点，以及分析从低温（77 K左右）到室温范围内氢的吸附状态。为了研究CuMFI样品的氮吸附性能，我们研究了具有高氢吸附活性的沸石中铜离子的状态，并制备了具有更活性吸附能力的样品。制造和设计。谁能预测到临界温度为33.2K的氢气会在室温和约1托的压力下被吸附？我们发现这种神秘的现象对于设计来说极其重要。氢的固定、活化、储存材料。从科学上讲，它有什么特点？分析不同Cu+基团的电子态以确定它们是否充当氢的活性位点是非常有意义的。基于这些数据，我们将阐明氢吸附活性位点并开发更高功能的氢吸附剂铜的状态。沸石中的离子在表面上发生的现象是利用表面作为特定的反应场。这项研究与纳米科学相关，我想将这项研究扩展到与利用表面作为新材料的新无机化学反应和物理性质相关的领域。此外，因为该样品还表现出 N_2 吸附活性和。 NO分解活性、铜离子位点的分析从环境化学的角度来看是极其重要和有意义的。该CuMFI样品中的一价铜离子即使在室温下也具有与氢相互作用的性质。发现具有二配位和三配位结构的一价铜离子充当吸附位点。氢吸附能力我们还研究了 CuMFI 在 H-D 交换反应、氢化反应等中的催化作用。CuMFI 样品在室温下激活氢分子，并且充当 B 酸位点的氢从开发的角度来看这一事实非常有趣。替代铂的加氢催化剂。