2019 Fiscal Year Annual Research Report
水素社会の基盤構築に貢献する触媒的化学反応群の開発
| Project/Area Number |
19H02715
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
藤田 健一 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (80293843)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊 茂好 京都大学, 福井謙一記念研究センター, 研究員 (20094013)
原 賢二 東京工科大学, 工学部, 教授 (10333593)
新林 卓也 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (90824938)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 水素 / 均一系触媒 / 不均一系触媒 / イリジウム / 脱水素化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
水素社会構築の観点から、水素は理想的なエネルギー源として注目されており、持続可能な水素製造法の開発が求められている。このとき、再生可能かつ持続的に大量供給可能な原料を用い、省エネルギー条件下での水素製造を実現する必要がある。本研究では、水素製造の原料としてアルコール性有機化合物に注目し、これらの脱水素化によって実用化に耐えるレベルの水素製造法を開発することを目指している。また、水素社会構築に必要な基盤技術として、水素貯蔵法の開発も重要である。本研究では、有機ハイドライドを活用する水素貯蔵に注目し、既存の社会インフラを最大限有効活用することにつながる水素貯蔵法の開発にも挑戦する。なお、本研究課題は、専門分野を異にする4人の研究者の参画の下に遂行している。
本年度はまず、規則性ナノ細孔構造を有する担体中に埋め込んだ機能性配位子を介してイリジウム錯体を固定化し、新規な高機能触媒を創製することに取り組んだ。その結果、金属中心と協働的作用を示す機能性配位子を組み込んだ触媒の開発に成功した。本触媒は、アルコールの脱水素化反応に高い活性を示し、回収再利用にも優れていることを見出した。
続いて、ジオールの水溶液をイリジウム錯体触媒の存在下で脱水素化することにより、カルボン酸を効率的に合成する研究に着手した。その結果、1,6-ヘキサンジオールからの定量的なアジピン酸合成が、イリジウム触媒存在下で達成された。このとき、4当量の水素が同時に生成した。本反応は、水素と有用有機化合物の同時製造を可能にするものであり、今後も多岐にわたるジオール類を取りあげて調査を進め、引き続き発展させたい。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度の当初の研究実施計画は、１）精緻な分子設計が可能な均一系錯体触媒の合成手法を活用し、これを不均一系触媒へと誘導することによって実用性を高め、回収や再利用の利便性を追究する、２）アルコール性有機化合物の脱水素化による斬新な水素製造法を開発するといった内容であった。これらいずれについても、本研究課題の目的に沿った研究成果をあげることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は、引き続き、ジオール類をはじめとするアルコール性有機資源の脱水素化に基づく効率的水素製造法の開発、有機ハイドライドを活用する水素貯蔵を目的とした新規脱水素化触媒系の開発、高度な触媒構造設計を基盤とする高機能性脱水素化触媒の開発に取り組んでいきたい。また、計算化学の観点からも触媒設計と反応の詳細理解に取り組み、研究の格段の発展を図りたい。
|
