固体表面と吸着分子館の相互作用「吸着振動」の直接観測
【研究分野】触媒・資源化学プロセス
【研究キーワード】
赤外分光 / 吸着 / 固体表面 / 触媒機能 / 赤外分光法 / 吸着振動 / 触媒機能解析 / 表面・界面物性 / 触媒・化学プロセス
【研究成果の概要】
赤外分光器と測定法を開発することで、分子の吸着振動をin-situで観測した。金属イオン交換型ゼオライトのカチオン振動をアルカリ金属について検討し、振動波数が311 cm-1 (Li+) から87 cm-1 (Cs+) へと順に、イオンの質量と半径に依存してシフトしていることを明確にした。分子カチオンではピリジン誘導体において、質量よりもピリジン環の電子密度が振動数（吸着力）に大きく影響を与えることがわかった。
さらに、同じカチオン種でもゼオライトの構造により約50 cm-1（0.6 kJ/mol）のエネルギー差が存在し、これが「閉じ込め空間場の効果」に対応するものであることが示唆された。
【研究の社会的意義】
これまでは、シンクロトロンや特殊な検出器などが用いられていたため、報告例の少ない分子の吸着に由来する振動（400 cm-1以下）を、装置と測定法を開発することでその場観測ができるようにした。ゼオライトはその空間構造やサイズによって吸着分子の「閉じ込め効果」が存在することが示唆されていたが、これを様々なゼオライトを用いて同一種の吸着振動によって直接観測し比較することで、その効果の違い（約50 cm-1, 0.6 kJ/mol）が分子間力に匹敵するエネルギーであることが示唆された。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)