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Search for catalytic active sites for methane activation via gas-phase reactions of transition metal compound clusters

Research Project

Project/Area Number 17K06918
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Catalyst/Resource chemical process
Research InstitutionGenesis Research Institute, Inc.

Principal Investigator

Hirabayashi Shinichi  株式会社コンポン研究所, 研究部, 研究員 (60557750)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsクラスター / メタン活性 / 遷移金属 / 触媒 / メタン酸化 / 白金族金属 / 金属酸化物 / メタン活性化 / タングステン / 酸化物 / 窒化物 / 炭化物 / 金属クラスター / メタン
Outline of Final Research Achievements

Gas-phase reaction studies of various transition metal compound clusters have been performed to investigate the activation of C-H bonds in methane. Whereas tungsten cluster cations are almost unreactive toward methane, the reactivity can be enhanced by the addition of carbon, nitrogen, and oxygen atoms. The activation of methane (i.e. methane dehydrogenation) is also observed in the reactions of iridium and platinum oxide cluster cations. Additionally, platinum dimer and trimer can give rise to the oxidation of methane.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メタンの活性化はその強固なC-H結合のために難しく、純金属および金属化合物(炭化物、窒化物、酸化物)クラスターによる報告例はほとんどなかった。本研究ではタングステン化合物や白金酸化物など高い反応性をもつクラスターが発見されており、クラスターの特異的な性質を示す重要な知見を得ることができた。また、触媒の活性中心のモデルと考えられる気相クラスターの反応性を明らかにすることは触媒作用の基礎原理を解明する上でも意義があり、得られたクラスターの特徴を基盤とした革新的な触媒の開発へとつながる可能性がある。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Activation of Methane by Tungsten Carbide and Nitride Cluster Cations2020

    • Author(s)
      Hirabayashi Shinichi、Ichihashi Masahiko
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: - Issue: 26 Pages: 5274-5279

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c00749

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dehydrogenation of Methane by Partially Oxidized Tungsten Cluster Cations: High Reactivity Comparable to That of Platinum Cluster Cations2019

    • Author(s)
      Hirabayashi Shinichi, Ichihashi Masahiko
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 123 Issue: 32 Pages: 6840-6847

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b04606

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] タングステン酸化物クラスター上でのメタンの活性化2019

    • Author(s)
      市橋正彦、平林慎一
    • Organizer
      第124回触媒討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 白金族金属酸化物クラスター正イオンとメタンとの反応2019

    • Author(s)
      平林慎一、市橋正彦
    • Organizer
      第13回分子科学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Methane activation on tungsten compound clusters, WnXm+2019

    • Author(s)
      Ichihashi Masahiko, Shinichi Hirabayashi
    • Organizer
      The 10th International Conference of ACCMS
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 部分的に酸化されたタングステンクラスター正イオンによるメタンの活性化2019

    • Author(s)
      平林慎一、市橋正彦
    • Organizer
      ナノ学会第17回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 前周期遷移金属クラスターイオンとメタンとの反応:窒素および炭素原子導入の効果2018

    • Author(s)
      平林慎一、市橋正彦
    • Organizer
      ナノ学会第16回大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 炭素、窒素、酸素添加によるタングステンクラスターイオンのメタン活性化能の向上2018

    • Author(s)
      平林慎一、市橋正彦
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] タンタルおよびタングステン窒化物クラスター正イオンによるメタンの活性化2018

    • Author(s)
      平林慎一、市橋正彦
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Activation of methane on metal clusters2018

    • Author(s)
      Masahiko Ichihashi, Shinichi Hirabayashi
    • Organizer
      The 12th General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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