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Development of porous coordination polymer-nanoparticle composite using supercritical fluid

Research Project

Project/Area Number 16K06850
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Reaction engineering/Process system
Research InstitutionKurume National College of Technology

Principal Investigator

Matsuyama Kiyoshi  久留米工業高等専門学校, 生物応用化学科, 准教授 (40299540)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords超臨界流体 / 多孔性配位高分子 / 金属有機構造体 / ナノ粒子 / バイメタルナノ粒子 / 金属-有機骨格体 / 超臨界含浸
Outline of Final Research Achievements

In this work, Pd monometallic and Pd-Ru bimetallic nanoparticles were successfully immobilized in the mesopores of porous coordination polymer MIL-101(Cr) using supercritical carbon dioxide (scCO2). During reduction, the formed Pd monometallic and Pd-Ru bimetallic nanoparticles were dispersed within the MIL-101(Cr), with a uniform three-dimensional distribution of nanoparticles in the mesopores revealed by TEM images. STEM-EDX mapping measurements demonstrated that Pd and Ru atoms were homogeneously distributed in the Pd-Ru bimetallic nanoparticles. The resulting Pd-Ru@MIL-101(Cr) exhibited high activity for CO oxidation. The catalytic activity of the bimetallic Pd-Ru@MIL-101(Cr) was higher than that of Pd-Ru@SiO2.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で提案した超臨界含浸技術を用いる多孔質材料のメソ孔を反応場とするナノ粒子の合成技術は、規則正しい細孔構造を有する多孔性配位高分子(PCP)/金属有機構造体(MOF)への応用が可能であり、PCP/MOFの新たな利用方法を開拓できる可能性を秘めている。実際にPd-Ru複合ナノ粒子を固定化したMIL-101(Cr)は、COの酸化反応に対して、100℃程度での比較的低温においてCOの除去を達成できることができ(PdやRuのみでは200℃)、さらなる高活性を有する複合粒子の合成技術の可能性を有することから、その工業材料への応用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Antibacterial and antifungal properties of Ag nanoparticle-loaded cellulose nanofiber aerogels prepared by supercritical CO2 drying2019

    • Author(s)
      Matsuyama Kiyoshi、Morotomi Kanae、Inoue Sakura、Nakashima Megumi、Nakashima Hiroyuki、Okuyama Tetsuya、Kato Takafumi、Muto Hiroyuki、Sugiyama Hiroyuki
    • Journal Title

      The Journal of Supercritical Fluids

      Volume: 143 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2018.08.008

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    • Peer Reviewed / Open Access
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    • Author(s)
      Matsuyama Kiyoshi
    • Journal Title

      The Journal of Supercritical Fluids

      Volume: 134 Pages: 197-203

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2017.12.004

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    • Author(s)
      Matsuyama Kiyoshi、Tanaka Shota、Kato Takafumi、Okuyama Tetsuya、Muto Hiroyuki、Miyamoto Riichi、Bai Hong-zhi
    • Journal Title

      The Journal of Supercritical Fluids

      Volume: 130 Pages: 140-146

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2017.07.032

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    • Author(s)
      松山清
    • Journal Title

      スマートプロセス学会誌

      Volume: 6 Pages: 206-210

    • NAID

      130007542755

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    • Author(s)
      K.Matsuyama, S.Tanaka, T.Kato, T.Okuyama, H.Muto, R.Miyamotoe, H.Bai
    • Journal Title

      The Journal of Supercritical Fluids

      Volume: 印刷中

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    • Author(s)
      K.Matsuyamaa,M.Motomura, T.Kato, T.Okuyama, H.Muto
    • Journal Title

      Microporous and Mesoporous Materials

      Volume: 225 Pages: 26-32

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2015.12.005

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      第28回日本MRS年次大会
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      K.Matsuyama, T.Okuyama, H.Muto
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      松山清
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      松山清
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      松山清、奥山哲也、武藤浩行
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  • [Presentation] 超臨界流体を用いた含浸法によるナノ粒子の固定化技術2017

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      松山清
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      平成28年度JST-国立高等専門学校機構新技術説明会
    • Place of Presentation
      東京
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      2017-02-21
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  • [Presentation] ナノフルイドとしての超臨界流体を用いたナノ粒子の分散・固定化・複合化2016

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      イノベーション・ジャパン2016~大学見本市~
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      東京
    • Year and Date
      2016-08-25
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  • [Presentation] 超臨界流体法による多孔性配位高分子材料の実用化技術の開発2016

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      松山清
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      平成28年度全国高専フォーラム
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      岡山
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] パラジウム-ルテニウム複合微粒子を用いた触媒およびその製造方法2017

    • Inventor(s)
      松山清、白志鴻志、宮本利一
    • Industrial Property Rights Holder
      国立高等専門学校機構、株式会社エスエヌジー
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-151745
    • Filing Date
      2017
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 金属ナノ粒子担持方法及びその装置2016

    • Inventor(s)
      阿川義昭、松山清、畠山義清
    • Industrial Property Rights Holder
      アドバンス理工(株)、千葉大学、国立高等専門学校機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016
    • Acquisition Date
      2017
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      阿川義昭, 松山清, 阿川義清
    • Industrial Property Rights Holder
      国立高等専門学校機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2016-228384
    • Filing Date
      2016-11-24
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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