2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of generating and immobilization method for metal sub-nanoclusters by an organometallic approach and their catalytic functions
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21K04837
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
本山 幸弘 豊田工業大学, 工学部, 教授 (20283492)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 金属錯体 / 金属クラスター / 不均一系触媒 / 水素化 / ヒドロシリル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノサイズの担持型金属クラスター触媒は持続可能な社会の発展を支える化学という観点から環境調和型物質製造プロセスを実現する鍵となっているが，さらなるサイの制御による活性や効率の向上，新たな機能の開拓が望まれている．
本研究では，現在広範に研究されているナノサイズより小さなサブナノサイズ（1 nm以下）の金属クラスターに着目し，その前駆体となる金属錯体の精密設計を基盤とした錯体化学的アプローチによるサブナノクラスターの発生法の確立，分析化学と精密有機合成化学の両面から担体構造と触媒機能の相関を解明する基礎科学研究，さらに実践的な不均一系触媒反応へと展開する応用研究を行い，最終的に様々な分野への活用も期待される金属サブナノクラスターの新たな設計指針の提供と新規な触媒的物質変換反応の開発を目的としている．
昨年度までにZrO2上でPd(OAc)2錯体の担持-クラスター化で得られたPd/ZrO2が常温常圧の水素下でアミンの還元的N-アルキル化の触媒となること，活性炭存在下でPt(dba)2錯体やKarstedt触媒に水素を常温・常圧で導入すると高活性なPtクラスターが生成し，芳香環の水素化が常温常圧で進行することを論文報告した．
そこで今年度は，この高活性なPtクラスターの水素可能を検討した．その結果，本触媒系はニトロ基の水素化還元，特に従来困難な脂肪属ニトロ化合物にも適応可能ことを見出した．この活性は，以前当研究室で報告した炭素担持Ptナノクラスター触媒を上回るものである．また，昨年見出していたRu(0)錯体から得られるRu/ZrO2による芳香環の水素化について詳細に検討した．その結果，Ru(Ⅱ)錯体を前駆体としてTiO2を用いると活性が向上すること，既存の触媒とは異なり低極性溶媒の方が活性が高いことを見出した．これらの成果については，論文発表に向けてさらに細部を詰めている状況である．
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