【研究分野】物理化学

【研究領域課題番号】22350004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クラスター / 化学反応 / 触媒 / 酸化物 / 質量分析 / イオン / 反応性 / 還元 / 触媒反応 / 多元素 / 白金 / ロジウム / 一酸化炭素酸化反応 / 一酸化二窒素還元反応 / 窒素酸化物 / 一酸化炭素 / 元素代替

【研究成果の概要】

金属クラスター、金属酸化物クラスターおよびそれらの複合体とN2O,COなどの小分子との反応性を、実験・理論の両面から明らかにした。中性のロジウムクラスターは、N2Oから酸素原子を受け取る酸素移行反応を示す。この反応は繰り返し進行し、その結果として複数の酸素原子が付加したロジウム酸化物クラスターが生成する。一方COがごく微量に存在する条件では、COがロジウム酸化物から酸素を奪う反応が進行するが、この反応の反応速度定数は、より多くの酸素分子がロジウムクラスターに付着しているときの方が値が大きい。つまり、ロジウムクラスターによるN2Oの還元・CO酸化反応の触媒活性は、酸化されていないロジウムクラスターよりも、多少酸化されている状態の方がより高いことが期待される。一方、ニッケルのような遷移金属の酸化物とCOとの反応では、そのサイズ、組成によってCOとは異なる反応を示す。特に、COが物理吸着する場合と化学吸着する場合、さらに酸化物を形成して、酸化物から酸素がはぎとられる場合がある。これまで、物理吸着と化学吸着を区別することは困難であったが、本研究では、反応後の後加熱によって実験的に区別することに成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)

【研究分野】環境保全

【研究領域課題番号】06558082 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境化学 / 窒素酸化物 / ゼオライト / 酸性雨 / 選択還元 / 銅 / 白金

【研究成果の概要】

本研究ではNOの炭化水素による選択還元反応の実用化のための基礎研究として、1)基礎データの確立、2)反応機構の解明、さらに3)NO_2生成と選択還元特性について検討した。
1)Pt-ZSM-5は水蒸気、二酸化硫黄共存下でも高いNO還元活性を示すこと、Pt交換率50-100%で最大活性が得られること、実排ガス模擬ガス中での1000時間の耐久試験でも高い耐久性を示すこと、を確認した。
2)Cu-ZSM-5上のNO選択還元反応において、吸着エチレンと気相NO+O_2の反応がで還元が進行すること、共存酸素は活性エチレン量を増加させること、等を明らかにした。また銅イオンの酸化還元挙動についてESRスペクトル、CO吸着種のIRスペクトルによって検討した結果、酸化処理温度及び排気温度により銅イオンの酸化還元特性が大きく変化すること、特に573-723Kでは特異的に変化すること、ESR的に酸化あるいは還元が認められない場合でもCu^+量が大きく変化すること等を認めた。さらに触媒活性点と考えられているCu^+のCO吸着実験から、Cu^+には3種の状態があること、その中で非古典的なモノカルボニル吸着種を与えるCu^+のみが気相CO共存時にジカルボニル種形成能を有すること、担体によりその反応性に違いがあること、を明らかにした。
3)NO酸化過程と生成したNO_2の還元過程を分離するため触媒層を2段にし、その中間で炭化水素を導入する実験(IAR法)を試みた。前段の触媒にはPt系、後段はIn系を用いた場合、IAR法が極めて有効な還元法であることを実証した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1994 - 1996

【配分額】13,800千円 (直接経費: 13,800千円)