• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

バイオマスを高選択的にギ酸へと変換するシステム構築に向けた新規光触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 23K04497
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
Research InstitutionKochi University

Principal Investigator

今村 和也  高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 助教 (30750624)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 恩田 歩武  高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (80335918)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsギ酸 / バイオマス / 糖類 / 光触媒 / グルコース / 酸化セリウム
Outline of Research at the Start

持続可能な社会を実現する上で,動植物由来の化合物(バイオマス)を活用したギ酸を製造する技術の開発が必要とされている。ギ酸は用途の多い基幹物質であり,石炭や天然ガスなどの化石資源から合成される。これに対し,近年,バイオマス資源としてのグルコー スの利用が注目されており,グルコースをギ酸へ変換できる触媒が精力的に研究されている。 本研究では,酸化セリウムがギ酸を生成するメカニズムを解明し,新たな触媒設計指針を構築 する。さらに,設計指針に基づいて新規光触媒を開発し,さまざまなバイオマスを活用しギ 酸を選択的に生成するための高効率な光触媒システムを開発する。

Outline of Annual Research Achievements

持続可能社会の実現のために,動植物由来の物質である「バイオマス」の利用は不可欠である。本研究では,植物性バイオマスの代表であるグルコースに着目し,これを光触媒的にギ酸へと変換することを目的としている。ギ酸はさまざまな分野で利用される基幹物質である。これまでに本研究室では,酸化セリウムを光触媒として使用すると,グルコースをギ酸へと高い選択性で変換することを見出している。2023年度は,市販の酸化セリウム,日本触媒学会参照酸化セリウム,沈殿法によって調製した酸化セリウムを使用し,酸化セリウムの酸素欠陥と反応速度,およびギ酸選択率との相関を検討した。酸化セリウムは酸素欠陥の量に応じて光吸収が長波長化する。そこで,UV-visスペクトルから見積もった吸収端が長波長であるほど,酸素欠陥が多いと仮定した。酸化セリウムの吸収端が長波長であるほど,光触媒活性が高いことを見出した。しかしながら,酸素欠陥そのものが反応メカニズムに関与しているのか,光吸収が増大したことによって反応速度が増加したのかは検討中である。酸素欠陥を増加させる目的で酸化セリウムにジルコニウムを添加したが,添加量が増加するほど活性は一方的に減少した。さらに,光吸収,塩基性,酸素欠陥の量に着目し,酸化セリウムにランタン,プラセオジムを添加した複合酸化物を調製し,光触媒として使用した。少量のランタンの添加が反応速度を増加させることを見出した。プラセオジムを酸化セリウムに添加すると,吸収端は長波長したものの活性は減少した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

計画では,2023年度の検討項目は,1)酸化セリウムの酸素欠陥の量をUV-visスペクトルから見積もり,酸素欠陥の量が活性に与える影響を検討する,2)酸化セリウムにジルコニウムを添加することで酸素欠陥を増加させ,光触媒活性への影響を調査する,3)ランタノイドを中心とする異種元素を酸化ジルコニウムに添加し,複合酸化物を調製する。これらの光触媒活性を検討する,の3つであった。3つの計画は実施済であり,これに加えてXPSによる酸素欠陥の定量的な議論,半反応を利用した反応メカニズムの検討を実施した。さらに,グルコースを利用する光触媒反応として,グルコースを水素源として利用するカルボニルの水素化反応を検討し,Pd-TiO2が有効であることを示した。

Strategy for Future Research Activity

申請書の計画に沿って,1)作用スペクトルの測定,2)論文執筆,3)Zrの添加効果,4)セリウム系複合酸化物の利用を進める。3)4)についてはすでに一部始めているが,検討が不十分であるため,引き続き実施する。

具体的には3)について,Zrの添加量を%オーダーで変えながら検討する。また,Zrを添加した後,水素還元処理をすることで酸素欠陥の量を増やすなどの検討を行う。4)については,添加する異種元素としてランタンとプラセオジムしか検討していないので,ランタノイドを全て検討する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Photocatalytic hydrogenation of acetophenone over Pd?TiO<sub>2</sub> using saccharides as hydrogen sources2024

    • Author(s)
      Oto Takahiro、Ikeuchi Kazuma、Tanaka Kosuke、Onda Ayumu、Imamura Kazuya
    • Journal Title

      Catalysis Science &amp; Technology

      Volume: in press Issue: 8 Pages: 2139-2145

    • DOI

      10.1039/d4cy00120f

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Photocatalytic hydrogenation of acetophenone over Pd-TiO2 using various saccharides2023

    • Author(s)
      Takahiro Oto, Kazuma Ikeuchi, Yuki Sakamoto, Yushiro Aono, Ayumu Onda, Kazuya Imamura*
    • Organizer
      The 19th Korea-Japan Symposium on Catalysis
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機色素修飾酸化ジルコニウム光触媒による可視光でのアルコール酸化反応2023

    • Author(s)
      今井咲友・恩田歩武・今村和也
    • Organizer
      第14回触媒科学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 糖類を水素源として使用したパラジウム担持酸化チタン(IV)によるカルボニル化合物の光触媒的水素化反応2023

    • Author(s)
      大音貴裕・池内一真・坂本友樹・野悠士郎・恩田歩武・今村和也
    • Organizer
      第14回触媒科学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 2-プロパノールを用いたニトロベンゼンからN-フェニルヒドロキシルアミンへの光還元反応2023

    • Author(s)
      野中結羽・恩田歩武・今村和也
    • Organizer
      第14回触媒科学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 酸化セリウム光触媒を使ったニトロソベンゼンのカップリング反応によるアゾキシベンゼンの生成2023

    • Author(s)
      田中滉将・恩田歩武・今村和也
    • Organizer
      第14回触媒科学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ジルコニウム酸化物と有機色素を使った色素増感型光触媒の開発2023

    • Author(s)
      今井咲友・恩田歩武・小廣和哉・今村和也
    • Organizer
      高知化学シンポジウム2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 酸化セリウム(IV)光触媒によるアルコール類を還元剤としたニトロベンゼンからアゾキシベンゼンへの還元的カップリング反応2023

    • Author(s)
      田中滉将・恩田歩武・今村和也
    • Organizer
      高知化学シンポジウム2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Photocatalytic oxidation of aromatic alcohols to aromatic ketones over non-toxic dye-sensitized photocatalysts2023

    • Author(s)
      S. Imai, S. Yuka, A. Onda, K. Imamura
    • Organizer
      EuropaCat2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hydrogenation of nitrobenzene to aniline using various saccharides over titanium(IV) oxide photocatalyst2023

    • Author(s)
      T. Oto, K. Ikeuch, Y. Sakamoto, Y. Aono, A. Onda, K. Imamura
    • Organizer
      EuropaCat2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photocatalytic chemoselective cleavage of C-O bonds over palladium loaded titanium(IV) oxide2023

    • Author(s)
      K. Imamura, H. Kato, Y. Wada, K. Makabe, A. Onda, A. Tanaka, H. Kominami, K. Sato, K. Nagaoka
    • Organizer
      EuropaCat2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機色素で修飾 したワイドバンドギャップ酸化物光 触媒による可視光での酸化的物変換2023

    • Author(s)
      今井咲友・恩田歩武・今村和也
    • Organizer
      第132回触媒討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 酸化セリウムによる グルコースからギ酸への光触媒的 変換反応における反応メカニズムの考察2023

    • Author(s)
      大音貴裕・恩田 歩武・今村和也
    • Organizer
      第132回触媒討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ゼオライト触媒を用 いたセルロースからフルフラール 類への直接合成2023

    • Author(s)
      恩田 歩武・澁谷信司・萩原礼奈・篠田 瞬・恩田さゆり・今村和也
    • Organizer
      第132回触媒討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Pt担持触媒を用いたバイオマス多糖からC3及びC4 炭化水素への転換に対する多糖 の化学構造の影響2023

    • Author(s)
      堀江成樹・恩田さゆり・岩佐侑那・今村和也・関 根泰・小河脩平・恩田歩武
    • Organizer
      第132回触媒討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 乳酸からのアクリル酸合成に対するゼオライト触媒の構造及び酸塩基性の影響2023

    • Author(s)
      竹下菜々美・渡邊郁也・今村和也・恩田歩武
    • Organizer
      第132回触媒討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ギ酸の製造方法2023

    • Inventor(s)
      今村和也・大音貴裕・恩田歩武
    • Industrial Property Rights Holder
      今村和也・大音貴裕・恩田歩武
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-143020
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi