Masahiro Kishida

マイクロエマルション (ME) 中で合成した金属前駆体コロイドを金属アルコキシドの加水分解を利用して担体に固定化するという, 新規な触媒調製法 (ME法) について検討した。ME法でコロイドを凝集させることなく担体に均一に固定化でき, 金属粒子径分布のシャープな触媒を調製することができた。さらに, ME系の構成成分, 合成温度などコロイド合成条件を変えることで, 金属担持量とは独立して, 担持金属粒子径を制御することができた。この方法でRh担持量とRh粒子径を独立して制御したRh/SiO₂触媒を用いて, Rh粒子径およびRh担持量の各々がCO水素化反応特性に及ぼす影響を明らかにした。また, 最適なRh粒子径に制御することによって, COおよびCO₂水素化活性を飛躍的に向上させることができた。ME法では, 金属粒子径を変えることなく, 担体の表面積を制御することもできた。ME法触媒では, 金属と担体との相互作用が強く, Ni/Al₂O₃触媒によるメタンの水蒸気改質反応およびFe/SiO₂触媒によるCO水素化反応において従来法触媒にはない特異的な反応特性を示すことがわかった。また, ME法触媒の耐シンタリング性は非常に高いことを示した。

マイクロエマルション内で金属化合物微粒子を合成した後, in-situ で担体を形成し金属微粒子を固定化する新しい触媒調製法を用いて, Pt/γ-Al₂O₃触媒の調製を試みた。Pt粒子合成時間を変化させて3種の触媒を調製し, Pt粒子合成過程のNO-CO反応特性への影響について検討した。焼成過程におけるPt粒子径の変化は, Pt粒子合成時間が0minの触媒において, 空気焼成温度400°Cでは3nmであるが, 700°C焼成では12nm程度に増大した。一方, 合成時間が10minの触媒では, Pt粒子径は400°Cでも10nm以上と大きいが, 700°Cで焼成してもPt粒子径の増大はわずかであった。合成時間が5minの触媒ではその中間的な変化を示した。NO-CO反応の結果, これらの触媒間では反応開始温度の差は小さいが, 340°C以上におけるNO転化率とN₂選択性には大きな差が認められた。すなわち, Pt粒子合成時間が短いものでは両者とも低く, 逆にPt粒子合成時間が長い触媒では両者とも高くなった。Pt粒子合成時間が0minの触媒では, 700°C焼成後, Pt粒子の結晶成長に異方性が認められ, NO分解活性の高い面が減少したものと考えられる。逆に, Pt粒子合成時間が10minの触媒では, マイクロエマルションを利用して調製した触媒がγ-Al₂O₃担体にPt粒子が部分的に覆われた構造をもつため, 焼成過程におけるPt粒子移動が抑制されてPt粒子形態の変化が少なかったものと考えられる。