金属表面上での飽和炭化水素の光反応と電子状態の研究

金属表面饱和烃的光反应和电子态研究

基本信息

批准号：
11166223
负责人：
松本吉泰
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11166223/
关键词：
メタン銅銀光解離クラスター炭素-炭素結合

项目摘要

本研究は、メタンをはじめとした飽和炭化水素の金属表面での光反応を中心として、特に、吸着種の電子励起状態の分光学的な同定と、さまざまな金属表面、あるいは、吸着サイトを利用することにより、吸着種がおかれる反応場によってどのように光反応が影響を受けるかという点を解明することを目的として研究を行った。これまでメタンがPt(111)、Pd(111)表面において6.4eVの光照射によってメチルと水素に解離、および、光脱離することを見出してきた。そこで、本研究では、NiAl(110)上に準備した平坦なアルミ酸化物の上にパラジウムクラスターを生成させ、この上でのメタンの吸着状態を昇温脱離、X線光電子分光を用いて調べ、更に、その光反応を観測した。その結果、この表面においてもメタンは6.4eVの光照射によって解離、脱離をすることを確認したが、特に、その反応分岐比に明瞭なクラスターサイズ依存性があるという特徴的な現象を見出した。また、Cu(111)表面におけるメタンの光化学も行った。この表面は、Pt(111)等の表面と異なりd電子帯はすべて占有されているが、この表面でもメタンの光反応が起きることが明らかになった。特に、単にメタンがメチルと水素に解離するだけではなく、炭素-炭素結合が光化学的に誘起され、エチレンが生成することを見出した。これに対して、Ag(110)表面においてはまったく光反応が起こらなかった。これらの実験から、金属の非占有sp電子帯が光化学に重要な役割を果たしているが、生成物であるメチルや水素原子と基板金属原子との結合の強さが、光反応の効率に大きく影響しているということが明らかになった。

这项研究的重点是饱和碳氢化合物（例如甲烷）在金属表面上的光反应，特别关注吸附物质的电子激发态的光谱识别以及各种金属表面或吸附位点的使用。这项研究的目的是阐明光反应是如何发生的。受到吸附物质所在反应场的影响。迄今为止，我们发现甲烷在 Pt(111) 和 Pd(111) 表面解离成甲基和氢，并通过 6.4 eV 光照射进行光解吸。因此，在这项研究中，我们在 NiAl(110) 上制备的扁平氧化铝上生成了钯簇，并使用程序升温解吸和 X 射线光电子能谱研究了甲烷在其上的吸附状态，此外，我们还观察了光反应。结果，我们证实，当用 6.4 eV 光照射时，甲烷也会在该表面解离和解吸，但我们还发现了一个独特的现象，即反应支化比具有明显的簇尺寸依赖性。我们还在 Cu(111) 表面上进行了甲烷的光化学反应。尽管与 Pt(111) 等表面不同，该表面上的 d 电子带被完全占据，但已表明甲烷光反应也发生在该表面上。特别是，他们发现甲烷并不简单地分解成甲基和氢，而是通过光化学诱导碳-碳键产生乙烯。相反，Ag(110)表面没有发生光反应。这些实验表明，金属的未占据的sp电子带在光化学中起着重要作用，但产物甲基或氢原子与底物金属原子之间的键的强度极大地影响光反应的效率。。