アンモニアｐｈｏｔｏ－ＳＣＲおよびｐｈｏｔｏ－ＳＣＯに有効な実用的高速触媒の開発

开发适用于氨光SCR和光SCO的实用高速催化剂

基本信息

批准号：
12J06351
负责人：
山本旭
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

採用1,2年目の検討により，ルテニウム色素で修飾した二酸化チタン光触媒が可視光照射下でのアンモニアを還元剤とした窒素酸化物の選択接触還元（アンモニア脱硝）に高い活性を示すことを見出し，自動車排ガスにおける実用的な高ガス流速条件下で，一酸化窒素の転化率が99%以上, 窒素への選択率が99％以上と高活性な触媒開発に成功した．採用3年目の本年は，上記の可視光照射下で非常に高い活性を示すルテニウム色素修飾二酸化チタン上でのアンモニア脱硝の反応機構解析を行った．反応のブランクテストの結果，本反応は色素増感型の機構で進行することが示唆された．また，拡散反射紫外可視分光法を用いて，ルテニウム色素の一電子酸化体が，アンモニアを酸化的に活性化可能であることを確認した．各種分光法を用いた検討から，可視光照射下で色素から二酸化チタンへの電子注入が起こり，生成したルテニウム色素の一電子酸化体が，アンモニアを活性化し，アミドラジカル中間体を生成する反応機構を提案した．作用スペクトル測定から，可視光を照射した場合では，紫外光を照射した場合よりも見かけの量子収率が低いことが分かった．つまり，ルテニウム色素で修飾した二酸化チタン光触媒が高い活性を示したのは，ルテニウム色素による表面修飾により，可視光域の光を利用可能になったため，反応に使える光子数が増加したためであると結論した．上記以外にも，排ガス中に含まれる触媒被毒ガスである硫黄酸化物の添加効果を検討し，反応後の触媒のキャラクタりゼーションから，触媒被毒モデルを提案した．さらに，低温脱硝の概念を拡張し，二酸化チタンをベースとする光媒上へ窒素酸化物の酸化・吸蔵技術を新たに開発した．

通过第一年和第二年的研究，发现钌染料修饰的二氧化钛光催化剂在可见光照射下以氨为还原剂选择性催化还原氮氧化物（氨脱氮）表现出很高的活性。成功开发出一种高活性催化剂，在汽车尾气实用高气体流量条件下，一氧化氮转化率超过99%，对氮气的选择性超过99%。今年，即该项目的第三年，我们分析了钌染料改性二氧化钛的氨反硝化反应机理，该二氧化钛在可见光照射下表现出极高的活性。空白反应测试的结果表明该反应通过染料敏化机制进行。此外，利用漫反射紫外可见光谱，我们证实钌染料的单电子氧化形式可以氧化活化氨。使用各种光谱方法的研究揭示了一种反应机制，其中在可见光照射下发生从染料到二氧化钛的电子注入，并且所产生的钌染料的单电子氧化产物活化氨以产生酰胺自由基中间体。作用光谱的测定表明，可见光照射时的表观量子收率比紫外线照射时的表观量子收率低。换句话说，可以得出结论，钌染料修饰的二氧化钛光催化剂之所以表现出高活性，是因为钌染料的表面修饰使得可以利用可见光范围内的光，从而增加了可以产生光的光子数量。用于反应。除此之外，我们还研究了添加硫氧化物（废气中含有的催化剂中毒气体）的影响，并根据反应后催化剂的表征提出了催化剂中毒模型。此外，我们扩展了低温反硝化的概念，开发了一种在二氧化钛基光学介质上氧化和储存氮氧化物的新技术。