日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
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Zeolite News Letter 10(1): 9-25 (1993)
doi:10.20731/zeoraito.10.1.9

解説解説

バイメタルクラスターをゼオライト細孔内に分子構築するその構造と触媒機能Molecular architecture of bimetal clusters inside zeolite micropores,—Their structures and catalytic function

北海道大学触媒化学研究センターCatalysis Research Center, Hokkaido University

発行日:1993年3月1日Published: March 1, 1993
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ゼオライトは分子サイズ(5~8 Å径)の微細な窓でつながったミクロ細孔からなるアルミノシリケート結晶である。細孔の形状の空間制御により触媒作用やガス吸着特性に対し高度な選択性を示す。ゼオライト細孔内には水酸基(OH),架橋酸素結合,Al3+,Si4+,Ti4+,Na+などのカチオンからなる類似的な“固体溶媒”というべき反応場を有している。それにより選ばれた分子を取り込み,反応によって溶液中と同様な有機金属錯体の合成が進行する。こうしたゼオライト細孔内の反応場を利用して嵩高い金属やバイメタルクラスター錯体を細孔内に合成する試みが最近興味をもたれている。金属クラスターの“シップ-イン-ボトル”合成と呼ばれる。本稿では(1)バイメタルクラスターのゼオライト細孔内に分子構築する手法を紹介し(2)それらの構造的性質に関してのEXAFS,FTIRおよび129Xe-NMR分光解析(3)細孔内バイメタルクラスターのガス吸着特性及びCO水素化反応,オレフィンのヒドロホルミル化反応,及びアルカン水素化分解反応に対する触媒特性(4)触媒選択性の構造制御と細孔内クラスターの反応性と安定性について解説する。ゼオライト細孔内の金属クラスターは単に“構造規定された金属触媒”のみならず量子効果を有する光学/電子素子のための有望な新素材である。

Zeolite are aluminosilicate crystallines consisting of micropores of molecular dimensions, interconnected by small windows (5–8 Å diameters). Strict regularity of the pore structure enables higher selectivities to be achieved in both catalysis and sorption processes. The intrazeolite circumstances alike a "solid-solvent" having functional groups of OH and bridging O with counter cations e.g., Al3+, Si4+, Ti4+, and Na+ accomodate and interact with the selected molecules, resulted in the syntheses of organometallic complexes, similarly in solution.

It becomes of a recent interest to proceed the intrazeolite synthesis of bulky metal/bimetallic cluster compounds. This is coined as "Ship-in-Bottle" synthesis of metal clusters. This review is dealt with (1) introduction of "ship-in-bottle" technique for molecular architeture of bimetallic cluster in zeolite micropores, (2) their characterization and structural analysis by means of EXAFS, ETIR, TPD and 129Xe NMR spectroscopies, (3) adsorption properties of bimetal (alloy) clusters in zeolites and their catalytic performances in CO hydrogenation, olefin hydroformylation and alkane hydrogenolysis and (4) structural control for catalytic selectivities of the intrazeolite bimetal clusters, their reactivities and stabilities. The metal clusters entrapped inside zeolite pores are potentioal materials not only for tailored metal catalysts but also quantum dots for photo/electronic divices.

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