2022 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素を原料とする高難度分子変換に有効な不均一系触媒の開発
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20H02775
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鳥屋尾 隆 北海道大学, 触媒科学研究所, 助教 (80775388)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 不均一系触媒 / 二酸化炭素 / 水素化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、二酸化炭素(CO2)と安価な他分子との一段階反応により高付加価値な化学品合成を可能にする固体触媒を開発することを目的としている。これら反応系に対して、種々の(in situ/operando)分光法、計算化学的なアプローチを利用して、触媒性能・機能(基質活性化能)と構造(幾何・電子構造)の相関関係を明確化する。それらの知見を新触媒の設計や成果の体系化に利用し、当該分野の学術基盤を確立する。
本年度は、前年度までに明らかにした触媒の設計指針を基に、触媒開発を行った。また、それら反応系の機構解明も行った。特に、触媒動作条件下で触媒の分光学的評価と触媒活性・選択性の測定を同時に行う手法と定義されているOperando技術を活用したXAS、IR、Raman分光法により機構解析を行い、触媒表面に形成される触媒活性種および反応中間体の挙動を調査した。その際、シグナル/ノイズ(S/N)比を劇的に向上させ、物理・化学現象の動的過程に関与する種を選択的に解析することのできるModulation Excitation (ME)法も用いた。解析手法としては、Phase-Sensitive Detection (PSD)やMultivariate Curve Resolution (MCR)も活用した。
また、反応雰囲気や温度の影響を計算結果に導入できる第一原理熱力学法等を活用することで実条件に即した理論計算を行い、理論的な裏付けを得た。 現代の計算化学で一般的に用いられる手法は、温度や圧力等の条件を考慮しないため、物質のダイナミクスが重要となる触媒分野では反応条件を加味した計算が必須である。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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