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Optical detection of organic hydrides with platinum-loaded tungsten trioxide

白金担持三酸化タングステンを用いた有機ハイドライドの光学検知

吉村 公男; 箱田 照幸; 山本 春也; 吉川 正人

Yoshimura, Kimio; Hakoda, Teruyuki; Yamamoto, Shunya; Yoshikawa, Masahito

水素の輸送・貯蔵媒体として期待されているシクロヘキサン等の有機ハイドライドの光学検知材料の開発を目的として、水素に対して着色する三酸化タングステン(WO$$_{3}$$)粉末に、含浸焼成法を用いて脱水能を有する白金(Pt)を0.1wt%担持させた粉末試料を作製した。200$$^{circ}$$Cまで加熱した粉末試料を1-13%のシクロヘキサンガスに接触させた結果、13%のシクロヘキサンに対して100$$^{circ}$$C以上、爆発下限濃度以下の1%のシクロヘキサンに対して、200$$^{circ}$$C以上で着色することがわかった。また、着色に伴うWO$$_{3}$$粉末の構造変化をX線構造解析により調べた結果、着色が水素化酸化タングスンに由来することを突き止めた。さらに、担持されたPt上ではシクロヘキサンが水素とベンゼンに解離する反応のみが生じており、着色過程で触媒劣化の主原因となる炭素析出等が生じていないことが示唆された。以上の結果から、100$$^{circ}$$C以上に加熱した白金担持WO$$_{3}$$粉末は有機ハイドライドの検知材料になり得ることがわかった。

Tungsten trioxide powder with loading 0.1wt% platinum (Pt/WO$$_{3}$$) was prepared for opticaldetection of organic hydrides such as cyclohexane, decalin by impregnation with PtCl$$_6^{2-}$$ and subsequent calcination in N$$_{2}$$ gas at 500$$^{circ}$$C. The SEM observation of Pt/WO$$_{3}$$ shows that the Pt particles with mean diameters of 80-100 nm were on the surface of the WO$$_{3}$$ powder. The Pt/WO$$_{3}$$ showed coloration for 13% cyclohexane at higher 100$$^{circ}$$C and for 1.3% cyclohexane at 200$$^{circ}$$C. The in-situ XRD results of the Pt/WO$$_{3}$$ in coloring/bleaching change indicate that the coloring of Pt/WO$$_{3}$$ was caused by transformation of WO$$_{3}$$ to tungsten bronze. The analysis of reacted gas demonstrates that Pt on WO$$_{3}$$ produces only hydrogen and benzene through dehydrogenation of cyclohexane over 100$$^{circ}$$C. It was founded that the Pt/WO$$_{3}$$ has potential of optical detection of organic hydrides by heating at higher 100$$^{circ}$$C.

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分野:Chemistry, Multidisciplinary

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