ソルボサーマル法を用いる無機材料の合成とその応用 Solvothermal Synthesis of Inorganic Materials and Their Performance as Catalysts

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著者

    • 岩本 伸司 IWAMOTO Shinji
    • 京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻 Dept. of Energy and Hydrocarbon Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University
    • 井上 正志 INOUE Masashi
    • 京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻 Dept. of Energy and Hydrocarbon Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University

抄録

我々は無機材料原料の有機溶媒中での加熱処理(ソルボサーマル(ST)法)に関する研究を行っており,本方法で多様な無機材料が直接得られることを種々報告している。本稿では,最近の二つの研究,Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>固溶体のST合成とそのメタン脱硝性能,シリカ修飾チタニアのST合成とその光触媒能に関し概説する。ガリウムアセチルアセトナートとアルミニウムトリイソプロポキシドのST反応では,スピネル型Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>固溶体が得られ,これがメタンを還元剤とする選択的NO還元反応に高活性を示した。本反応ではCH<sub>4</sub>の活性化が律速過程であり,また第二近接がAl<sup>3+</sup>である4配位Ga<sup>3+</sup>が活性点であると考えられる。ジエチレントリアミン中でのST反応で得た触媒は特に高活性を示したが,これは触媒の表面酸点密度が低く,メタン燃焼が抑制されたためと考えられる。一方,チタンテトライソプロポキシドとオルソケイ酸エチルのST反応では,熱安定性に優れたアナタース型シリカ修飾チタニアが得られた。ST反応後,高温を維持して系内の気相成分を留去すると生成物をキセロゲルとして回収でき,これが高い光触媒活性を示した。さらに,これに窒素ドープした試料は可視光照射下でも高い活性を示した。

The synthesis of inorganic materials was investigated in organic solvents at temperatures (200-300°C) higher than their boiling points (solvothermal method), and various inorganic materials were directly obtained. The solvothermal products had high surface areas, superior thermal stabilities, and characteristic morphologies as well as unique surface properties with high potential for catalytic applications. Here, two recent studies on catalytic applications of nanocrystalline mixed oxides synthesized by the solvothermal method are reviewed. First, the solvothermal synthesis of gamma-type Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> solid solutions and their activities for selective catalytic reduction of NO using methane as a reducing agent are described. Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> catalyst prepared in diethylenetriamine exhibited quite high activity for this reaction. The physicochemical properties of the catalysts as well as the active sites for this reaction are discussed. Second, the synthesis of nanocrystalline silica-modified titanias with large surface areas and high thermal stabilities by the glycothermal treatment of the mixture of titanium tetraisopropoxide and tetraethyl orthosilicate in 1,4-butanediol is described. The products were characterized by several techniques and the origin of the thermal stability of the products is discussed. The recovery of silica- modified titania particles as xerogels by flash evaporation of the reaction medium after the glycothermal reaction is described. Photocatalytic activities of the products under UV light irradiation and the visible light responsive photocatalytic activity of N-doped silica-modified titanias are also discussed.

収録刊行物

  • Journal of the Japan Petroleum Institute

    Journal of the Japan Petroleum Institute 51(3), 143-156, 2008-05-01

    The Japan Petroleum Institute

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021126059
  • NII書誌ID(NCID)
    AA11590615
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
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  • ISSN
    13468804
  • NDL 記事登録ID
    9498319
  • NDL 雑誌分類
    ZP29(科学技術--化学・化学工業--燃料--石油)
  • NDL 請求記号
    Z17-177
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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