課題番号 ：S-16-NM-0031
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：金属ナノ粒子内包多孔質ダイヤモンド球状粒子の触媒応用
Program Title (English) ：Metal nanoparticle-embedded porous diamond spherical particle catalysts
利用者名（日本語） ：近藤　剛史
Username (English) ：T. Kondo
所属名（日本語） ：東京理科大学理工学部
Affiliation (English) ：Department of Science and Technology, Tokyo University of Science

１．概要（Summary）
安定性の高い触媒として白金ナノ粒子内包多孔質ダイヤモンド球状粒子（PtNP@PDSP）を作製した。作製に用いるNDの粒子径に依存してPtNP@PDSPの平均細孔径を制御することができ、粒子径20, 30 nmのNDで作製したPtNP@PDSPは、粒子径5 nmのNDを用いた作製したものよりも安定なPtNPの担持が可能であることがわかった。

２．実験（Experimental）
【利用した主な装置】
 スプレードライヤー
【実験方法】
ND、PtNP、ポリエチレングリコール（PEG）を含む水系スラリーを噴霧乾燥することにより、PtNP/ND/PEG複合球状粒子を造粒した。空気中加熱酸化によりPEGを除去した後、マイクロ波プラズマCVD法により粒子表面に短時間のダイヤモンド成長処理を施すことにより、PtNP@PDSPを得た。シクロヘキサン脱水素反応をモデル反応としてPtNP@PDSPの触媒活性および安定性を評価した。

３．結果と考察 （Results and Discussion）
ND粒子径を5, 20, 30 nmと変化させてPtNP@PDSPを作製したところ、平均細孔径は12, 4.5, 7.7 nmと制御できることがわかった。これらの触媒のシクロヘキサン脱水素反応に対する活性を比較したところ、いずれもPt/C触媒よりも活性が高いことがわかった。触媒分析装置を用いて、各PtNP@PDSP触媒におけるPtNP粒子径を見積もったところ、PtNP@PDSP-5は14 nmと増大したのに対し、PtNP@PDSP-20, -30では6 nmであり、安定性に優れることがわかった。また、このため、PtNP@PDSP-20, -30は、Pt重量当たりの活性が高いことがわかった（Fig. 1）。

Figure 1. Concentration of benzene produced per unit weight of Pt in the PtNP@PDSP and Pt/C catalysts.

４．その他・特記事項（Others）
本研究は、JSPS科研費（No. 26410246）の助成を受けたものです。装置（スプレードライヤー）の利用にあたり、支援機関より大学院生に対する操作説明、技術指導、補助やトラブル時の対応などをしていただきました。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) T. Kondo et al., Metal nanoparticle-embedded porous diamond spherical particle catalysts, International Conference on Diamond and Carbon Materials 2016, 2016.9.4-8.
(2) 甲斐恵理子 他，パラジウムナノ粒子内包多孔質ダイヤモンド球状粒子の作製及び鈴木カップリング反応における活性評価，第43回炭素材料学会年会，2016.12.7–9.
(3) 辻本竜海 他，白金ナノ粒子内包多孔質ダイヤモンド球状粒子の作製と触媒活性評価，第43回炭素材料学会年会，2016.12.7–9.

６．関連特許（Patent）
なし。