たとえ少量でも化学反応を促進する物質。触媒の定義。
基質とは異なる相の不均一系触媒(担持触媒、酸化物など) オレフィン系触媒 2005年ノーベル化学賞 ゼオライト:酸触媒反応など 触媒:酸化還元反応など(酵素を含む) 不均一系触媒 形態:溶媒に溶解する場合が多い 固体金属・金属酸化物 反応相 均一な液相 液相、固相は濾過、遠心分離でOK) 反応機構の解析が比較的容易 基質は「配位不飽和」部位で活性化される固体の外表面の端。では、固体表面上の配位不飽和部位の数を増やすにはどうすればよいでしょうか?触媒活性を向上させるにはどうすればよいですか? 8. 一般に、重量が等しい場合、粒子サイズが小さいほど、触媒活性は大きくなります。金属微粒子を有効に活用するにはどうすればよいでしょうか? :触媒対応 9.サポート:金属配置等金属微粒子は比表面積の高い担体上では安定し、高い表面エネルギーを有するため、凝集を抑えるために有機配位子などで保護する必要があります。ハロゲンは残留することが多いため、一般に避けられます。
イオン交換法 11
活性 ( 反応速度 ): 触媒回転頻度 (Turnover frequency, TOF)
転化率 (Conversion)
触媒の定義:「触媒自体は反応の前後で変化しません。しかし、ほとんどの触媒は触媒構造の変化、相転移、シード溶出などにより分解します。」
触媒自体が変化しているため、再生が困難です。 基質または生成物による中毒(コーキングなど)。
触媒表面の吸着の重要性:物理吸着と化学吸着 16. 物理吸着 化学吸着 吸着強度 弱い 吸着形態 単層吸着、多層吸着。
固体触媒表面で反応が進行するためには、基質が触媒表面に化学吸着され、活性化されることが必須です。触媒表面での吸着の重要性:火山型活性化シーケンス 17. 固体触媒反応は順番に進行します。これを行うには、基質を触媒表面に化学的に吸着させる必要があります。
基質の吸着について : 弱すぎると反応が起こらない
生成物の脱着について : 強すぎると次の反応が起こらない (= 被毒 )
吸着を考慮した分子間反応の仕組み:L-H機構とE-R機構 18. ラングミュア・ヒンシェルウッド機構:Eley-Rideal機構にAとBの両方が吸着・活性化される 機構:AとBの両方が触媒Bに吸着・活性化される。Aと反応が進む。
触媒科学の現状:社会・産業のニーズに応じた研究開発 20. 人口増加への対応(肥料の合成) 石油の大量利用、環境保全に。
Haber-Bosch 法 : 水と石炭と空気からパンを作る反応 21
電子を含む酸化物である「エレクトライド」から、担持されたRu種に供与され、そこからN2の反結合回路に供与されます。ハーバー・ボッシュ法は100年以上にわたって使用されている優れた方法です。
排ガスの浄化 : NO x の還元と , CO+ 炭化水素の酸化 23
三元触媒 (Three-way catalyst): Pt-Pd-Rh/Al 2 O 3
燃料電池用電極触媒 : HOR と ORR 24
燃料電池用の電極触媒: 火山活動階層 25. 現在、水素は化石燃料から生成されており、これが燃料電池用の Pt 触媒を吸着して被毒させます。
エチレンの低温酸化:食品保存に役立つ触媒 27. エチレン(C2H4):野菜や果物から放出される植物ホルモンの一つ。
バナナなどのバナナは未熟な状態で収穫され、輸出入され、消費時に追熟されて販売されます。その後、冷蔵庫に保管しても、放出されるエチレンにより熟成して腐ってしまいます。低温エチレン酸化:食品保存に役立つ触媒 28.
副産物である H2O により毒されて失活しますが、加熱することで再生できます。
プラチナ触媒 ”
ゼオライト: 多孔質で結晶性のアルミノケイ酸塩。
MOR LTA構成単位
流動接触分解(FCC):重油から軽油へ 32. 接触改質:担持金属触媒の二重機能 33.
MFI型ゼオライト細孔を利用したp-キシレンの選択合成 34. Co-Mo-S/Al2O3触媒:層状酸化物MoS2の端に存在するCo-Mo-Sが活性点となる。光触媒:光励起による陽性反応 細孔と電子が酸化還元反応を起こす 36.
再結合:支持金属(助触媒)に電子を放出することで抑制できます。
本多 - 藤嶋効果 : TiO 2 による水の完全分解 (Water Splitting) 37
本多 - 藤嶋効果 : TiO 2 による水の完全分解 (Water Splitting) 38
のバンド構造との関係
Z スキームによる可視光の利用 39
つの系をレドックス反応で繋ぐ : 光合成と同じ機構
のセルフクリーニング効果 : 光触媒 + 超親水性 40
コーティングすると , 汚れがつきにくい