2019 Fiscal Year Research-status Report
ハイブリッドナノ構造の制御による異方形態金ナノ触媒の高活性化
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18K14095
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
伊村 芳郎 東京理科大学, 工学部工業化学科, 講師 (70756288)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 形態制御 / 貴金属 / ナノ結晶 / 触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルコール酸化反応に対する金ナノ結晶の触媒活性は、サイズや形態、表面の原子配列により変化する。この触媒活性は別の金属との合金化や担体の最適化により、大きく向上することが知られている。これまでの研究により、アルミナを担体として用いた場合では、金ナノ金平糖が球状金ナノ粒子よりもアルコールの酸化反応に対して高い触媒活性を示すことを明らかにした。また、金と銀からなる合金ナノ金平糖は、金ナノ金平糖よりも高活性であることも示した。さらに昨年度の研究で、担体をアルミナから酸化鉄にすることで、ナノ金平糖の触媒活性能を2倍以上も向上させることに成功した。そこで本年度は、金－銀合金ナノ金平糖の触媒活性におよぼす担体の影響について検討を行った。担体としては、アルミナと酸化鉄を用いて、担持金ナノ金平糖と担持金－銀ナノ金平糖を調製した。調製したナノ金平糖のサイズは、75 nmであった。担持ナノ金平糖を1-フェニルエチルアルコールからアセトフェノンを生成する酸化反応触媒に用いたところ、アルミナよりも酸化鉄を用いた方がアセトフェノンの生成速度が速いことがわかった。このことから、金－銀合金ナノ金平糖においてもアルミナよりも酸化鉄の方が担体として適していることがわかる。また、この酸化鉄担持金－銀ナノ金平糖は、球状形態のものよりも高活性であった。以上のことから、「金平糖化」「合金化」「担体の最適化」の3つを行うことで触媒活性能を大きく向上できることがわかった。
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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
本年度の研究では、酸化鉄担持金ナノ金平糖の触媒活性能を向上させるために、合金化を行った。調製した酸化鉄担持金－銀ナノ金平糖は、1-フェニルエチルアルコールの酸化反応に対して、酸化鉄担持金ナノ金平糖よりも高い触媒活性能を示すことがわかった。以上のことから、担持ナノ金平糖の触媒活性能の向上は、着実に進展していることがわかる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに、アルミナから酸化鉄へと変化することで、ナノ金平糖触媒の活性向上に成功している。更なる触媒活性能の向上を目指して、酸化セリウムや酸化チタンを担体に用いてナノ金平糖触媒の作製を行う。また、担体とナノ金平糖の接合部が高活性サイトとなるため、担体とナノ金平糖の接合面積が大きいナノ触媒の作製も行う。
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| Causes of Carryover |
担持ナノ金平糖触媒の調製ルートを検討する中で、当初予定していなかった手法において良好な結果が得られた。そのため、次年度以降に必要な検討項目が当初予定よりも増えたため、研究配分を見直し、次年度以降の使用額を確保した。主に、ナノ結晶の調製にかかわる試薬などの物品費に用いる予定である。
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