2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K18989
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
近藤 剛弘 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70373305)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 2次元物質 / ホウ化水素 / ボロファン / 硼素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，我々が世界で初めて単離生成を実現して2017年に論文発表した新規2次元物質であるホウ化水素（ボロファン）シート[J. Am. Chem. Soc. 139 (2017) 13761.]を用い，新しい触媒材料群を創出することです。ホウ化水素シートは二ホウ化マグネシウム（MgB2）のマグネシウム正イオンと水素の正イオンとをイオン交換して劈開することで生成したシート状の物質です。触媒作用において有利となる表面積が広いという特徴（理論最大値：4068 m2/g）があり，水素がプロトンとして物質内に存在しているため，固体酸の性質を示すという特徴があります。
本年度はまず，エタノール改質反応をテスト反応とみなして行ったホウ化水素シートの触媒特性について，活性化障壁や頻度因子の算出などの基礎科学的な解析を整理し，既報の固体酸触媒との性能の比較などを行い論文にまとめ（ACS Omega誌に掲載）。次に，エタノールのメチル基、メチレン基の水素をそれぞれ重水素に置換した同位体エタノールを用いて赤外分光によるその場観察測定を行い，反応メカニズムの解析を行いました。この結果，エタノールのOH基がまずホウ化水素の水素原子と反応して脱水反応が起こった後，残ったエチル基のメチル部位の水素がホウ化水素によって脱水素反応を受けることでエチレンが形成されることが示されました。すなわち，エタノールの脱水反応はホウ化水素の水素を巻き込んだ反応であることがわかりました。さらに，研究計画に沿ってホウ化水素の他の触媒機能の探索を行い，二酸化炭素の転換反応に対して触媒作用を示す可能性のあるデータが得られました。次年度は反応メカニズムの解析結果を論文にするとともに，得られた知見を基に他の触媒反応への応用，特に兆しが見えている二酸化炭素転換への触媒機能について検討を行い，新規触媒群の創成を進めます。
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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
ホウ化水素のエタノール転換反応が、ホウ化水素の水素を巻き込んで起きているというメカニズムを赤外分光によるその場観察で明確化することができたため。これにより、新たな触媒機能設計の指針ができたことに加え、探索的な実験において、二酸化炭素転換の可能性をつかめることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
反応メカニズムの解析結果を論文にするとともに，得られた知見を基に他の触媒反応への応用，特に兆しが見えている二酸化炭素転換への触媒機能について検討を行い，新規触媒群の創成を進めます。
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Research Products
(24 results)
