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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of core-shell nanocatalysts for the innovative molecular transformations based on their properties

Research Project

Project/Area Number 20H02523
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

満留 敬人  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (00437360)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords金属ナノ粒子 / 触媒 / ナノ粒子 / グリーンケミストリ―
Outline of Annual Research Achievements

リンを金属ナノ粒子の安定化配位子としてとらえ、金属ナノ粒子に導入することで種々のリン化金属ナノ粒子を合成し、その触媒機能の探索を行った。その結果、リン化非貴金属ナノ粒子は、大気中でも低原子価状態で安定であり、様々な液相での物質変換反応を促進させることを見出した。また、ロッド状のリン化金属ナノ粒子などの新規なリン化金属ナノ粒子の合成法も見出した。さらに、貴金属をリン化することで、貴金属の活性及び耐久性が向上することも見出した。例えば、ルテニウムをリン化したところ、芳香族ニトロ化合物の水素化能が76倍も向上することがわかり、さらに、強力な触媒毒となることが知られている硫黄に対しても硫黄耐性が著しく向上することがわかった。この知見を応用することで、硫黄を含む芳香族ニトロ化合物の水素化反応に極めて有効なリン化ルテニウムナノ粒子触媒の開発に成功した。本触媒により、医薬品中間体となる様々な硫黄を含むアニリン類を効率よく合成できることが明らかになった。また、種々の構造解析により、リンがルテニウムの配位子として機能していることを明らかにし(リガンド効果)、さらに、リンがルテニウムに導入されることで、硫黄が強吸着するサイトを1/8まで減少させているため高い耐硫黄性が発現することを明らかにした(アンサンブル効果)。
本研究成果により、リン化物のような非酸化物系金属化合物が新規な触媒材料群となることが明らかになった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results)

  • [Journal Article] Robust Ruthenium Phosphide Catalyst for Hydrogenation of Sulfur-Containing Nitroarenes2023

    • Author(s)
      Hiroya Ishikawa, Naoki Nakatani, Sho Yamaguchi, Tomoo Mizugaki, Takato Mitsudome
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 13 Pages: 5744~5751

    • DOI

      10.1021/acscatal.3c00128

  • [Journal Article] Phosphorus-Alloying as a Powerful Method for Designing Highly Active and Durable Metal Nanoparticle Catalysts for the Deoxygenation of Sulfoxides: Ligand and Ensemble Effects of Phosphorus2022

    • Author(s)
      Ishikawa Hiroya、Yamaguchi Sho、Nakata Ayako、Nakajima Kiyotaka、Yamazoe Seiji、Yamasaki Jun、Mizugaki Tomoo、Mitsudome Takato
    • Journal Title

      JACS Au

      Volume: 2 Pages: 419~427

    • DOI

      10.1021/jacsau.1c00461

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Selective Hydrodeoxygenation of Esters to Unsymmetrical Ethers over a Zirconium Oxide-Supported Pt-Mo Catalyst2022

    • Author(s)
      Sakoda Katsumasa、Yamaguchi Sho、Mitsudome Takato、Mizugaki Tomoo
    • Journal Title

      JACS Au

      Volume: 2 Pages: 665~672

    • DOI

      10.1021/jacsau.1c00535

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Green Oxidation of Indoles Using Molecular Oxygen over a Copper Nitride Nanocube Catalyst2022

    • Author(s)
      Xu Hang、Yamaguchi Sho、Mitsudome Takato、Mizugaki Tomoo
    • Journal Title

      European Journal of Organic Chemistry

      Volume: 2022 Pages: e202200826

    • DOI

      10.1002/ejoc.202200826

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 液相水素化反応における鉄系固体触媒の開発―リン化鉄ナノ結晶のニトリル水素化特性2023

    • Author(s)
      満留敬人・津田智広・石川浩也・盛敏・山口渉・水垣共雄
    • Organizer
      第131回触媒討論会
  • [Presentation] Copper Nitride Nanocube as a Lewis Acid-Base Cooperative Catalyst for Efficient Hydroboration and Hydrosilylation of Alkynes2023

    • Author(s)
      XU, Hang・YAMAGUCHI, Sho・MITSUDOME, Takato・MIZUGAKI, Tomoo
    • Organizer
      第131回触媒討論会
  • [Presentation] ヒドロキシアパタイト担持ニッケルナノ粒子触媒によるアルコールを用いたアミンの環境低負荷型N-アルキル化反応2023

    • Author(s)
      山口渉・大橋一翔・満留敬人・水垣共雄
    • Organizer
      第131回触媒討論会
  • [Presentation] 高い水素化能および耐硫黄性を示すリン化ルテニウム触媒による芳香族ニトロ化合物の高選択的水素化反応2023

    • Author(s)
      石川浩也・山口渉・満留敬人・水垣共雄
    • Organizer
      第131回触媒討論会
  • [Presentation] ポリエステルの解重合反応を促進するハイドロタルサイト様化合物触媒の開発2023

    • Author(s)
      石野菜結・盛敏・山口渉・満留敬人・水垣共雄
    • Organizer
      第131回触媒討論会
  • [Presentation] Air-stable non-noble metal phosphide catalysts for selective hydrogenation reaction2022

    • Author(s)
      Takato Mitsudome, Min Sheng, Sho Yamaguchi, Tomoo Mizugaki
    • Organizer
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Selective hydrodeoxygenation of biogenic acyl compounds using supported Pt-Mo catalysts2022

    • Author(s)
      Tomoo MIZUGAKI, Katsumasa SAKODA, Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME
    • Organizer
      TOCAT9
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Highly active and durable ruthenium phosphide nanoparticle catalyst for deoxygenation of sulfoxides2022

    • Author(s)
      Hiroya ISHIKAWA, Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME, Tomoo MIZUGAKI
    • Organizer
      TOCAT9
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of nickel phosphide nanoalloy catalyst for the highly selective hydrogenation of D-glucose to D-sorbitol2022

    • Author(s)
      Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME, Tomoo MIZUGAKI
    • Organizer
      TOCAT9
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Highly efficient hydrogenolysis of aryl ether using nickel phosphide nanoparticle catalyst for lignin valorization2022

    • Author(s)
      Masafumi HIRANO, Yuki KANAZAWA, Kousuke SANO, Takato MITSUDOME, Hikaru TAKAYA
    • Organizer
      TOCAT9
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nickel carbide nanoparticle catalyst for the selective hydrogenation of nitriles to primary amines2022

    • Author(s)
      Daiki Kiyohira, Sho Yamaguchi, Takato Mitsudome, Tomoo Mizugaki
    • Organizer
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of copper nitride nanocube: An efficient heterogeneous catalyst for the green oxidation of indoles2022

    • Author(s)
      Hang XU, Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME, Tomoo MIZUGAK
    • Organizer
      TOCAT9
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Highly efficient hydrogenolysis of aryl ether using nickel phosphide nanoparticle catalyst for lignin valorization2022

    • Author(s)
      Shafarifky Muhammad Arief, Min Sheng, Sho Yamaguchi, Takato Mitsudome, Tomoo Mizugaki
    • Organizer
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Zirconium oxide-supported Pt-Mo catalyst for the selective hydrodeoxygenation of esters to unsymmetrical ethers2022

    • Author(s)
      Katsumasa Sakoda, Sho Yamaguchi, Takato Mitsudome, Tomoo Mizugaki
    • Organizer
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ニトリル化合物の選択的水素化反応を促進する炭化ニッケル触媒の開発2022

    • Author(s)
      山口 渉、 清飛羅 大樹、満留 敬人、水垣 共雄
    • Organizer
      第130回触媒討論会
  • [Presentation] Highly efficient nickel phosphide nanoparticle catalyst for hydrogenolysis of aryl ethers2022

    • Author(s)
      Muhammad Arief Shafarifky、盛 敏、山口 渉、満留 敬人、水垣 共雄
    • Organizer
      第130回触媒討論会
  • [Presentation] 窒化銅ナノ粒子触媒を用いたアルキンの高効率ヒドロホウ素化反応2022

    • Author(s)
      水垣 共雄、徐 航、山口 渉、満留 敬人
    • Organizer
      第130回触媒討論会
  • [Presentation] ナノ金属リン化物によるグリーンサステイナブル水素化触媒の開発2022

    • Author(s)
      満留 敬人
    • Organizer
      第52回石油・石油化学討論会

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Published: 2023-12-25  

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