2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative nanocluster catalyst by using amphiphilic nanoporous crystal
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19H02508
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
草壁 克己 崇城大学, 工学部, 教授 (30153274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大河平 紀司 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (60629210)
櫻木 美菜 (水谷美菜) 崇城大学, 工学部, 准教授 (90646829)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多孔質材料 / 金ナノクラスター / ナノ孔 / 光触媒 / 固定化触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シクロデキストリン系金属有機構造体(CD-MOF)はナノ孔結晶であり、吸着法、同時結晶化法などの手法を用いて、ナノ孔内に機能性触媒を閉じ込めることができる。これまでに粒子径が1.7nm以下の貴金属ナノクラスターをCD-MOF内に担持することに成功し、触媒反応に適用した。次に有機金属触媒の担持を目的として水溶性ポルフィリンであるTCPPにコバルト原子を導入したCo(II)TCPPを合成し、同時結晶化法によってCo(II)TCPPを担持したCD-MOFを触媒として、2-メトキシ-4-フェノールの酸化的カップリング反応を行った。この固定化触媒は、フリーのCo(II)TCPP均相触媒による反応と比較すると、ほぼ同等の触媒活性を示すことを明らかにした。また、この固定化触媒は反応後に回収して再利用することが可能であり、その場合も高い触媒活性を示した。
金属原子を含まない触媒系を構築するために、可視光照射下で一重項酸素を発生するフラーレンC60に着目した。一般にC60は凝集性が強いが、CD-MOFの疎水性ナノ孔内ではC60が孤立して存在する。また、CD-MOFは可視光の透過性に優れている。ここではC60/CD-MOFを可視光触媒としたフェニルボロン酸のヒドロキシル化反応を行った。この反応では一重項酸素の発生に至る過程でアミンが必要であり、N,N-ジメチルエチレンジアミン(DMEDA)とヘキサメチレンジアミン（HMD)を用いて比較した。アミンとして分子サイズの小さいDMEDAを用いたほうが収率が高く、分子サイズによる結晶内分子拡散の影響がみられたが、反応物であるフェニルボロン酸の分子サイズは小さいので、結晶内分子拡散の影響はなかった。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
