2022 Fiscal Year Annual Research Report
反応選択性のスイッチングを可能とする多元素固溶ナノ合金触媒の創製
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21K20486
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西田 吉秀 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10908924)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ニトリル / 水素化 / アミン / イミン / 合金 / 触媒 / 活性 / 選択性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アミンやイミン類の環境調和型合成法としてニトリルの水素化が注目されている．本反応ではニトリルのシアノ基が逐次的に水素化され，1級アミンを原子効率100%で得ることができる．また，生成した1級アミンと反応中間体の縮合により一段で2級イミンや2級アミンを得ることも可能である．しかし，本反応ではこの化学的多様性に由来して単一生成物の選択的合成が難しい．加えて，本反応を低温低圧で進行させる高活性な触媒の報告例は乏しく，選択性と活性を両立した触媒の開発が求められている．これまでの研究により，選択性は触媒の構成元素に依存すること，活性は触媒の合金化で向上することが分かっている．そこで本研究では1級アミン，2級イミン，2級アミンの選択的合成に有効なPd, Rh, Ptを合金化させ，金属組成の制御により反応選択性のスイッチングを可能とする高活性な合金触媒の開発を検討した．2021年度では，触媒の調製法として広く用いられている含浸法によってPd-Rh-Pt系の合金化が可能であることを見出した．そこで2022年度では本法を用いて合金の金属組成を制御し，これが活性と選択性に与える影響を評価した．常温常圧1時間の反応結果を比較したところ，モノメタル触媒が2~22%の転化率を示したのに対し，合金触媒は13~46%の転化率を示し，期待通りに合金化で活性が向上した．一方，大半の金属組成において単一生成物の選択性は低下したが，主金属に5~10%の副金属を合金化させた場合にのみ単一生成物の選択性がモノメタル触媒と比較して向上した．具体的にはPdRhPt(90:5:5)が74%の1級アミン選択性，PdRhPt(5:90:5)が86%の2級イミン選択性，PdRhPt(10:10:80)が94%の2級アミン選択性を示し，PdRhPt合金触媒がニトリル水素化の選択性スイッチングに有効であることが明らかとなった．
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Research Products
(5 results)
