研究テーマResearch
触媒反応中の触媒物質の状態、表面反応過程を解明することは、学術的意義があるだけでなく、工業触媒の設計・高性能化にも役立ちうる。実際の反応条件(温度・圧力等)を妥協することなく分光測定を行う手法がその場分光法(In situ spectroscopy)である。さらに、その場分光法に反応転化率と選択性を同時測定できるような機能を付与すればオペランド分光法(Operando spectroscopy)となる。
当研究室では、その場・オペランド分光法とフーリエ変換赤外分光法(Fourier transform infrared spectroscopy: FT-IR)、或いはX線吸収分光法(X-ray absorption spectroscopy: XAS)を活用して、触媒表面素過程や触媒物質の構造・電子状態を解析し、触媒作用の高機能化、且つ貴金属元素の低使用・未使用を目指している。FT-IRでは熱触媒反応に対応した拡散反射赤外分光法(Diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy: DRIFTS)と透過赤外分光法(Transmission infrared spectroscopy: TIRS)のセルを使用し、電極反応には減衰全反射赤外分光法(Attenuated total reflection infrared spectroscopy: ATR-IR)を利用して、それぞれ固-気、固-液界面を観測している。
通常のその場・オペランド分光法では、時間分解能に限界があり、且つ信号対雑音比(Signal-to-noise ratio: S/N)が低いため、速い表面反応を追うことが困難である。そこで我々は、変調励起分光法(Modulation excitation spectoscopy: MES)を上記分光法と組み合わせることによって、高時間分解・高S/N比のスペクトルを解析に用いている。下記の例図のように、触媒反応中の表面赤外スペクトルを高時間・高位相分解で得ることに成功している。
バナースペース
I2CNER
触媒的物質変換研究部門
山内グループ
グループリーダー：山内美穂
yamauchi@i2cner.kyushu-u.ac.jp