多元機能を有する金属－金属酸化物複合クラスター触媒の開発

多功能金属-金属氧化物复合簇催化剂的研制

基本信息

批准号：
17J07179
负责人：
林峻
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07179/
关键词：
金属クラスター金属酸化物クラスター触媒水素化反応

项目摘要

本研究では、バルク構造と比べて特異的な触媒作用を示す触媒材料として知られる金属クラスターおよび酸化物クラスターを組み合わせ、従来の金属ナノ粒子触媒ではみられない特異な反応性を示す金属-金属酸化物複合クラスター触媒を創製することを目標としている。はじめに、最適な金属クラスターおよび酸化物クラスターの構成元素種を探索した。昨年度までに、担持金属クラスター触媒の構成元素として、RhおよびMo酸化物が最適であることを発見した。特に、水素化反応においてRhに解離吸着した水素が、Moを部分的に還元することが重要であることを明らかにしている。この結果に基づき、本年度では、RhおよびMo酸化物からなる複合クラスター触媒の開発を行った。複合クラスター触媒の調製は、有機配位子によって保護されたRhとMo酸化物の複合クラスターを、担体に担持後焼成することで行った。この触媒は、予めRhとMoが複合化しているため、水素雰囲気下でMoの還元が効率よく進行することが期待される。前駆体としてRhとMoから構成される複合クラスターに着目し、担体に担持後焼成することで複合クラスター触媒の調製を行った。焼成雰囲気として大気下、真空下または水素雰囲気下で触媒の調製を行ったところ、真空下での焼成で得られた触媒のみが水素化反応において高い活性を示した。Rh K殻XANES測定によると、真空下で焼成した触媒はRhの酸化数が0価近くまで還元されていることがわかった。一方、他の焼成条件で得られた触媒では、Rhの酸化数が前駆体から変わらず1価であった。従って、真空下で焼成した触媒の水素化反応における高い活性は、Rhの低い酸化数に由来すると考えている。

这项研究旨在结合金属簇和氧化物簇，称为催化材料，与散装结构相比，它们表现出特定的催化作用，以创建金属氧化物复合簇催化剂，这些催化剂具有独特的反应性，而在常规金属纳米颗粒催化中未发现。首先，我们搜索了最佳金属和氧化物簇的组成元素。到去年，我们发现RH和MO氧化物是受支持的金属簇催化剂中最合适的元素。特别是，已经澄清的是，氢离解和吸附以部分降低氢反应中的MO很重要。基于这些结果，在今年，开发了由RH和MO氧化物组成的复合簇催化剂。复合簇催化剂是通过支持由有机配体保护的RH和MO氧化物的复合簇在载体和钙化中保护的。由于将RH和MO提前在该催化剂中合并，因此预计MO的还原将在氢气大气下有效地进行。由RH和MO组成的一个复合簇集中于前体，并通过将混合物支撑在载体上和钙化中来制备复合簇催化剂。当在大气下制备催化剂，真空或氢气作为钙化气氛，只有在真空下刻录获得的催化剂在氢化反应中显示出较高的活性。根据RH K-shell Xanes的测量结果，发现在真空下钙化的催化剂将RH的氧化数降低至几乎为零。另一方面，在其他钙化条件下获得的催化剂中，RH的氧化数与前体不变，并且是单价的。因此，据信，在真空下钙化催化剂的氢化反应中的高活性来自RH的低氧化数。