化学蒸着法による1200℃で安定な耐熱酸触媒

采用化学气相沉积法，在1200℃下稳定的耐热酸催化剂

基本信息

批准号：
07750866
负责人：
片田直伸
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Tottori University
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

アルミナは高温で高い表面積を保つ物質である。しかし、このアルミナにおいても1493Kで焼成すると表面積は4m^2g^<-1>にまで低下する。そこで、アルミナ上にCVD(化学蒸着)法でSi(OCH_3)_4を蒸着させ、シリカモノレイヤーを表面に形成したところ、15-20wt%のシリカ蒸着試料は1493Kで約60m^2g^<-1>の高い表面積を示した。シリカモノレイヤーは焼成前にブレンステッド酸性を示していた。赤外分光・ブテン異性化反応などで酸性質を測定したところ、高温焼成によって酸性質は失われず、1493K焼成後にも高い触媒活性がみられ、高い耐熱性を兼ね備える固体酸触媒が得られたことがわかった。従来のゼオライトなどの固体酸触媒は、1000K程度でもシンタリングによって完全に不活性化することから、従来の固体酸触媒の応用分野を大きく広げる飛躍的に高い耐熱性であることを強調したい。この触媒は均一な表面構造を特徴としている。焼成後の表面構造の解析によると、焼成によってアルミナ露出表面が失われ、ほぼ原子オーダーの厚みを持つシリカ薄層が覆った状態で焼結が停止していることがわかった。過剰なシリカは耐熱性をかえって低下させた。シリカは固体全体に漠然と作用するのではなく、モノレイヤーがその覆った表面に耐熱性を与え、卵の殻のように全体を覆って焼結が停止することがわかった。アルミナのシンタリングを抑える研究例はいくつかあるが、このように表面構造の解析からその機構を明らかにしたのは初めてである。またこのことから、CVD法によって均一なモノレイヤー構造で覆うことが、耐熱性と酸性質を同時に発現させる唯一の方法であることも示された。

氧化铝是一种在高温下保持高表面积的材料。但是，即使使用这种氧化铝，当在1493k处钙化时，表面积降低至4m^2g^<-1>。因此，CVD（化学蒸气沉积）在氧化铝上沉积了Si（OCH_3）_4，以在表面形成二氧化硅单层，而在1493K处，二氧化硅沉积的15-20 wt％的样品显示出大约60 m^2g^<-1>的高表面积。二氧化硅单层在烘烤之前表现出Brönsted酸度。当使用红外光谱和丁烯异构化反应测量酸度时，发现该酸度由于高温钙化而不会丧失，并且即使在1493K钙化后也观察到高催化活性，从而导致固体酸催化剂具有高热耐药性。由于传统的固体酸催化剂（例如沸石）即使在1000k左右也被烧结完全灭活，因此我们要强调，它们具有极高的耐热性，从而大大扩展了常规固体酸催化剂的应用领域。该催化剂的特征是均匀的表面结构。发射后表面结构的分析表明，暴露的氧化铝表面因射击而丢失，并且当烧结的薄二氧化硅层覆盖有几乎原子序的厚度时，烧结就停止了。二氧化硅过多可显着降低耐热性。发现二氧化硅不会模糊地对整个固体作用，而是单层使其对其覆盖的表面耐热性，像蛋壳一样覆盖整个表面，停止烧结。有几个研究示例来抑制氧化铝烧结，但这是第一次从表面结构的分析中阐明其机制。这也表明，通过CVD方法覆盖均匀的单层结构是同时表达耐热性和酸度的唯一方法。