マテリアル インテグレーション 2006年7月号
特集　触媒および光触媒材料の分子レベルでの理解1

巻頭言
特集にあたって
大阪府立大学大学院工学研究科　教授　安保　正一
ハーバーにより窒素と水素からアンモシアを合成する鉄系触媒が開発されてから,およそ100年になる.それから100年の間,重合触媒,水素化触媒,合金触媒,脱硫触媒など各種の触媒が開発され,20世紀の近代化学工業とその繁栄を支えてきた.触媒は,現在においても,環境保全やクリーンエネルギー創製と関連してますます重要な役割を担っていると言っても過言ではない.環境と省エネルギー対策に優れた日本の自動車用触媒,脱硝触媒,家電製品用触媒,燃料電池用触媒などが現在の重要な触媒として上げられる.さらに近い将来に向け,太陽光で稼動し水を水素と酸素に分解し,有害物質や有害なウイルス等で汚染された水や大気を清浄化・無害化する光触媒,破棄プラスッチク分解用触媒,バイオマスから水素を製造する触媒,キラル反応を誘起する触媒,触媒機能を制御し最適化が可能な自己再生型インテリジェント触媒の開発などが重要となるであろう.
これら重要な触媒の開発には,あらゆる物質の原子構造の決定を0.1オングストローム単位で正確に行うことのできる手法が不可欠となる.この意味において,ここ半世紀の間,シンクロトロン放射光の出現ほど自然科学や工学の発達に大きな影響を与えた科学技術は他に類を見ない.放射光は,電子を真空中で光速近くまで加速することによって得られる光で波長の短い硬X線から波長の長い遠赤外線までを含んだ強力な光線である.この強力な光線を波長を制御し偏光し光源として用いることで,あらゆる触媒材料の構造を0.1オングストローム単位で正確に知ることができる.現在では,上述したクリーンエネルギー創製,環境保全・環境浄化のための新規な触媒の開発を進める上で極めて重要な手法の1つとなっている.

Pt/SnO2における金属-担体間相互作用と酸化還元にともなう組織変化
■著者
京都大学工学研究科物質エネルギー化学専攻　江口浩一　他

■要約
本研究においては,貴金属電極触媒作用の改変を目的とし,SnO2担持貴金属触媒を調製し,様々な手法を用いて触媒のキャラクタリゼーションを行った.また,調製した触媒をPEFCアノード触媒として電極に組み込み,発電性能及び耐CO被毒性について検討した.


白金触媒の電気化学的酸化過程のリアルタイムその場観測
■著者
日本電気株式会社　基礎・環境研究所　今井英人

■要約
本稿においては,溶液中でのエネルギー分散型X線吸収分光を用いて,白金触媒の電気化学的酸化過程を観測した例を紹介する.水溶液中において白金微粒子触媒の表面酸化・還元現象をin-situ,リアルタイムでかつ,原子レベルで観測することに成功している.今回得られたデータは,燃料電池の触媒開発において基礎をなすものである.



自動車触媒用酸素貯蔵材料セリア-ジルコニアのXAFSおよびXRD解析
■著者
(株)豊田中央研究所　触媒研究室　長井　康貴

■要約
本研究では,より高性能・高耐久性を持つCeO2-ZrO2助触媒の開発指針を得ることを目的とし,以下の2つの検討を行った.1) CeO2-ZrO2の調製法と酸素貯蔵放出特性との関係を原子レベルでの構造解析を行うことにより明らかにする.2) 前項1) においてOSC性能が最も高かった``κ-Ce2Zr2O8"の結晶構造を持つ材料の熱劣化挙動を明らかにする.また,これらの研究を通じて,放射光が実用触媒の原子レベルの触媒設計に対してどのように利用されているかについてお分かり頂ければ幸いである.



ゼオライト内ブレーンステッド酸点:酸性質,構造,触媒活性
■著者
鳥取大学工学部　教授 丹羽　幹　他

■要約
酸点の数はこのゼオライト中にあるAlの数に等しいものであることがわかります.この単純明快な結論をよく注意してもらいたいと思います.それでは,ゼオライトの組成をしらべ,Alの数を測定すれば,これが酸点の量に一致するかと言うと必ずしもそうではありません.ゼオライト中には,骨格内に入っているAl以外に骨格の外にでてしまったAlというものがあり,その区別を正確にしておく必要があります.このためには固体NMRなどの測定が必要となります.



振動分光法(FT-IR、近赤外吸収)による酸化物表面の吸着水クラスターの構造解析
■著者
大阪府立大学大学院工学研究科　安保正一　他

■要約
本研究では,近赤外(near infrared; NIR, 800〜2500nm; 12500〜4000cm-1)領域に観測できる水分子の結合音吸収が,水の化学状態,すなわち,水素結合状態に敏感であることに注目して,酸化物表面に吸着した水分子凝集系の化学状態,および,ミクロ構造の解析を行うとともに,酸化物表面のおける水に対する濡れ性との相関関係を考察した.



担持La触媒上でのベンゼンの一段酸化によるフェノール合成
■著者
神戸大学 工学部 応用化学科　市橋　祐一　他

■要約
亜酸化窒素を酸化剤として用いると,フェノールが高収率で,しかも高選択率で得られるため,一部プラントで採用され実際に稼働しているようではあるが,原料である亜酸化窒素が高価であるため,製造コストに問題が残っているのも事実である.



ニオブ酸化物光触媒によるアルコールのグリーン液相酸化
■著者
京都大学大学院工学研究科　田中　庸裕　他

■要約
我々は,有機溶媒を使わない無溶媒条件で,分子状酸素雰囲気下,大気圧,室温条件にて液相でのアルコール酸化反応が光触媒によって進行することに注目し,特にNb2O5触媒がもっとも高活性,高選択性を示すことを見出した.本稿においては,ニオブ酸化物の活性と光触媒物性について報告を行なう.



シリカに担持したMo酸化物シングルサイト光触媒を用いたH2中の不純物COの選択酸化除去反応
■著者
物質・化学系専攻　応用化学分野　安保　正一　他

■要約
本稿では,これら高分散担持系光触媒を用いた水素中の不純物COの選択酸化反応について解説するとともに,触媒活性点の局所構造および反応メカニズムを各種分光測定により検討した結果について述べる.


連載
第2次世界大戦後の日本のセラミックス科学の発達に友好や親善に尽力した世界の大学教授 (24)世界で最初の透明な焼結アルミナ``Lucalox'' を発明し 焼結の科学に偉大な貢献をしたR.L.Coble　MIT教授
■著者
宗宮重行