2018 Fiscal Year Annual Research Report
Controlled metal nanoparticle deposition onto solid surface utilizing photo-exited dyes and its application to catalyst preparation
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17K14862
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山本 旭 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (30769443)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 金属ナノ粒子 / 光析出 / 色素 / ポルフィリン / 固定化触媒 / 水素化反応 / 二酸化チタン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属ナノ粒子を酸化物などの担体上に固定化した金属ナノ粒子担持型触媒は，自動車の排ガス浄化や燃料電池の電極，光触媒など，様々な場面で用いられている．担持金属ナノ粒子触媒の性能を向上させるために，これまでその調製法に関する多くの研究がなされてきたが，触媒の更なる高性能化のためには，より精密な触媒設計を可能にする金属担持法の開発が強く望まれる．そこで本研究では担体上の狙ったサイトに選択的に金属ナノ粒子を担持する手法を確立するための基礎研究として，担体上へのポルフィリン色素の固定化とその可視光励起を利用した金属ナノ粒子の担持法の開発及びそれらを使った触媒，光触媒反応を検討した．
初年度では酸化ケイ素にポルフィリン色素を固定化し，ポルフィリン色素の光励起を利用して金ナノ粒子を調製・担持し，調製した金ナノ粒子担持型の触媒を用いて触媒反応を検討したが，次年度では二酸化チタンへのポルフィリン色素の固定化と調製した触媒を用いた光触媒反応を検討した．二酸化チタンへのポルフィリン色素の固定化には単純な吸着法や化学結合を介した固定化法を検討した．光触媒反応としては，ポルフィリンを光励起することが可能な可視光照射下におけるベンジルアルコールやベンジルアミンの酸素酸化反応を中心に検討を行った．光触媒的なアルコールの酸化反応においては，金などの金属担持は光触媒性能の向上に大きくは寄与しなかったが，金属無担持のポルフィリン修飾二酸化チタン光触媒では可視光照射下で対応するアルデヒドが良好な収率で生成し，この際，カルボン酸への逐次酸化は認められなかった．アミンの酸化反応においても良好な収率で反応が進行し，N-ベンジリデンベンジルアミンが得られた．さらに，アルコールとアミンの酸化反応では有効な触媒が異なることがわかり，これは反応に主として寄与する活性な酸素種が異なるためであると考察した．
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