孤立した反応活性点の特性を活かした高難度有機酸化反応触媒系の構築

• Project/Area Number: 16J08114
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Green/Environmental chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 井坂 祐輔 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 有機基質酸化反応 / 過酸化水素 / 光触媒 / 有機金属構造体 / Metal-Organic Framework

Outline of Annual Research Achievements

当研究ではこれまでに、Metal-organic framework(MOF)であるMIL-125-NH2を光触媒とする、有機基質の酸化と組み合わせた酸素還元による過酸化水素生成系の構築に成功している。本年度の研究においてはMIL-125-NH2にNiを担持すると触媒活性が著しく向上する事を見出している。本反応においては生成したベンジルアルコールと過酸化水素が同一相中に混合して得られる。そこで、水/ベンジルアルコールの2相系を反応系として用いる過酸化水素生成光触媒系についても検討した。本反応系においては生成した過酸化水素が水相、ベンズアルデヒドはベンジルアルコール相に分離される。このような2相系に親水性であるMIL-125-NH2を加えると水相に選択的に分散し、可視光照射下で触媒活性を示す事が明らかとなった。本研究で触媒として用いているMIL-125-NH2の構造中存在するアミン基をを修飾することで、疎水性を有するMIL-125-R7を合成した。この疎水性MOFはベンジルアルコール相に選択的に分散し、光照射下で著しい触媒活性を有する事がわかった。本研究はベンジルアルコール酸化及び過酸化水素生成光触媒としてMIL-125-NH2が有効であることを示すのみならず、汎用的な触媒活性向上手段についても詳細に検討を行うものである。本年度は、本研究内容を含む3報の論文を発表し、国内外で9件の学会発表を行った。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Incorporation of a Ru complex into an amine-functionalized metal?organic framework for enhanced activity in photocatalytic aerobic benzyl alcohol oxidation (2019)
  • Author(s): Isaka Yusuke、Kondo Yoshifumi、Kuwahara Yasutaka、Mori Kohsuke、Yamashita Hiromi
  • Journal Title: Catalysis Science & Technology Volume: 9 Issue: 6 Pages: 1511-1517
  • DOI: 10.1039/c8cy02599a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two-Phase System Utilizing Hydrophobic Metal-Organic Frameworks (MOFs) for Photocatalytic Synthesis of Hydrogen Peroxide (2019)
  • Author(s): Isaka Yusuke、Kawase Yudai、Kuwahara Yasutaka、Mori Kohsuke、Yamashita Hiromi
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 58 Issue: 16 Pages: 5402-5406
  • DOI: 10.1002/anie.201901961
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Photocatalytic production of hydrogen peroxide through selective two-electron reduction of dioxygen utilizing amine-functionalized MIL-125 deposited with nickel oxide nanoparticles (2018)
  • Author(s): Isaka Yusuke、Kondo Yoshifumi、Kawase Yudai、Kuwahara Yasutaka、Mori Kohsuke、Yamashita Hiromi
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 54 Issue: 67 Pages: 9270-9273
  • DOI: 10.1039/c8cc02679c
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Application of MIL-125-NH2 Coupled with Nickel Oxide Nanoparticles for Photocatalytic Production of Hydrogen Peroxide (2018)
  • Author(s): Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • Organizer: 錯体化学会第68回討論会
• [Presentation] アミノ修飾MOFを用いた二相系による光触媒的過酸化水素生成系の構築 (2018)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、河瀬侑大、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
  • Organizer: 2018年光化学討論会
• [Presentation] Photocatalytic H2O2 Production Catalyzed by MIL-125-NH2 Deposited with Ni Oxide Nanoparticles (2018)
  • Author(s): Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • Organizer: ICCC2018
• [Presentation] Application of an Amino-Functionalized Metal-Organic Framework for Photocatalytic Hydro-gen Peroxide Production via Two-Electron Dioxygen Reduction (2018)
  • Author(s): Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • Organizer: ZMPC2018
• [Presentation] 可視光応答性MOFを光触媒として用いる過酸化水素生成とその高効率化 (2018)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
  • Organizer: 触媒化学討論会
• [Presentation] 疎水化 MIL-125-NH2 を光触媒とする可視光駆動過酸化水素生 成系の構築 (2018)
  • Author(s): 井坂祐輔、河瀬侑大、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
  • Organizer: 第34回ゼオライト研究発表会
• [Presentation] PHOTOCATALYTIC HYDROGEN PEROXIDE PRODUCTION UTILIZING A NICKEL OXIDE-DEPOSITED METAL-ORGANIC FRAMEWORK (2018)
  • Author(s): Y. Isaka, Y. Kondo, Y. Kawase, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • Organizer: Advances in Zeolite Chemistry and Catalysis 2018
• [Presentation] A TWO-PHASE PHOTOCATALYTIC SYSTEM UTILIZING A MODIFIED METAL-ORGANIC FRAMEWORK FOR PRODUCTION OF HYDROGEN PEROXIDE (2018)
  • Author(s): Y. Isaka, Y. Kawase, Y. Kuwahara, K. Mori and H. Yamashita
  • Organizer: AOC7-GSC 2018
• [Presentation] ニッケルナノ粒子を担持したアミン修飾MOFを用いる光触媒的過酸化水素生成 (2018)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩介、山下弘巳
  • Organizer: 第121回触媒討論会
• [Presentation] 金属粒子担持MOFを利用した過酸化水素生成 (2017)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩介、山下弘巳
  • Organizer: 第120回触媒討論会
• [Presentation] アミノテレフタル酸含有MOFを光触媒とする過酸化水素生成系の構築 (2017)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩介、山下弘巳
  • Organizer: 錯体化学会第67回討論会
• [Presentation] アミノ修飾MIL-125を光触媒とする酸素からの過酸化水素生成 (2017)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩介、山下弘巳
  • Organizer: 第47回石油・石油化学討論会
• [Presentation] 金属担持MIL-125を光触媒とする過酸化水素生成系の構築 (2017)
  • Author(s): 井坂祐輔、近藤吉史、桑原泰隆、森浩介、山下弘巳
  • Organizer: 第33回ゼオライト研究発表会
• [Presentation] Photocatalytic H2 Evolution from Water Catalyzed by Metal-Organic Frameworks in Combination with Molecular Photocatalysts (2017)
  • Author(s): Yusuke Isaka, Yoshifumi Kondo, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
  • Organizer: Workshop on Layered Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photocatalytic Production of Hydrogen Peroxide by Combination of Selective Dioxygen Reduction and Water Oxidation with Heterogeneous Catalysts Bearing Controlled Nanostructures (2016)
  • Author(s): Yusuke Isaka, Tomoyoshi Suenobu, Kohei Oyama, Yusuke Yamada, Shunichi Fukuzumi
  • Organizer: 9th International Conference on Environmental Catalysts
  • Place of Presentation: オーストラリア・ニューキャッスル
  • Year and Date: 2016-07-10
  • Int'l Joint Research