2020 Fiscal Year Annual Research Report
Design of metal nanoparticles-crystalline metal oxides composite catalysts and their application to the efficient transformation of natural resources
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18H01790
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
水垣 共雄 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50314406)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ複合化触媒 / 金属ナノ粒子 / 金属酸化物ナノ結晶 / 資源有効利用反応 / バイオマス / バイオリファイナリ― / 還元反応 / 炭素ー炭素結合切断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、申請者らがこれまでに開発してきた金属活性種の精密設計と、無機結晶性固体をマクロリガンドとする固体金属触媒の精密設計指針を発展させ、金属ナノ粒子と金属酸化物ナノ結晶、さらに複合金属酸化物の概念を拡張し、金属と非金属との合金ナノ結晶を活性種とする新規なナノ複合化触媒の設計・開発を行った。特に、本年度は、バイオマス由来化合物を有効利用するために、炭素－炭素結合切断と脱酸素化、水素化反応をターゲットとした触媒開発に注力した。前年度までに見出した触媒設計指針である、金属ナノ粒子と酸化物ナノ結晶の接合界面付近における酸素欠陥サイトの協奏触媒機能を利用し、一級アルコールから脱水素化、脱カルボニル化を連続して行い、空気雰囲気下で炭化水素を高選択的に生成する酸化セリウム固定化Pdナノ粒子触媒（Pd/CeO2）を開発した。従来、高圧水素下で同様の反応が報告されていたが、本研究で新たに開発したPd/CeO2触媒は加圧水素を一切必要とせず、高選択的に燃料成分となる炭化水素を与える。さらに、Pd/CeO2触媒を我々の研究グループが開発した固体酸触媒であるTi4+-montと組み合わせることで、グリセロールからポリエステル原料として有用なエチレングリコールが高収率で得られる新たな触媒系を開発した。これは、低付加価値バイオマス由来原料であるグリセロールを有効利用するための優れた手段となることが期待される。また、金属酸化物ナノ結晶触媒の概念をリンなどヘテロ元素と金属との合金結晶へと拡張子し、新たに金属リン化物ナノ結晶の触媒設計へと展開した。開発した触媒は、これまで困難とされたニトリルの水素化やグルコースの水素化を極めて温和な条件で進行させることができ、バイオマス資源利用に向けた新たな触媒系の開発に成功した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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