| Project/Area Number |
23K26690
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| Project/Area Number (Other) |
23H01997 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鳥屋尾 隆 北海道大学, 触媒科学研究所, 准教授 (80775388)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | 不均一系触媒 / サステナブル炭素資源 / in situ/operando分光 / 固体触媒 / オペランド分光 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、不均一系触媒を用いて、サステナブルな炭素資源の還元的化学資源化反応を開発することを目的としている。これら反応系に対して、種々の(in situ/operando)分光法、計算化学的なアプローチを利用して、触媒性能・機能(基質活性化能)と構造(幾何・電子構造)の相関関係を明確化する。それらの知見を新触媒の設計や成果の体系化に利用し、当該分野の学術基盤を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、本研究の目的である、サステナブルな炭素資源の還元的化学資源化を実現する固体触媒の開発に向けて、実験及び理論計算を組み合わせた研究を行った。具体的には、新規な不均一系触媒を合成し、それを用いた還元的化学資源化反応を行った。加えて、いくつかの触媒反応系に対して、オペランド分光を用いた解析を通した反応機構解析を行った。特に、X-ray absorption spectroscopy (XAS)測定、X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)測定からは触媒活性種の酸化還元特性を、Diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS)測定からは触媒表面吸着種の情報を得た。その際、分光法におけるシグナル/ノイズ(S/N)比を劇的に向上させ、物理・化学現象の動的過程に関与する種を選択的に解析することのできる強力な手法であるModulation Excitation (ME)法も用いた。理論計算では、反応雰囲気や温度の影響を計算結果に導入できる第一原理熱力学法等を活用することで実条件に即した理論計算を行った。現代の計算化学で一般的に用いられる手法は、温度や圧力等の条件を考慮しないため、物質のダイナミクスが重要となる触媒分野、特に、本課題のように高圧条件下で活性種の動的挙動捉える必要のある研究では反応条件を加味した計算が必須となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた触媒反応を実施し、有望な成果をあげている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの検討で確立した触媒設計指針に従って、改良触媒を開発する。理論計算先導での触媒開発も目指す。
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