2012 Fiscal Year Annual Research Report
規則性固体の特性を利用した金属ナノ粒子合成法の開発と環境調和型反応への展開
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24246129
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
實川 浩一郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50235793)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
満留 敬人 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00437360)
水垣 共雄 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (50314406)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 触媒化学 / ナノ粒子 / 環境調和型反応 / マクロリガンド |
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| Research Abstract |
液相系でのファインケミストリーにも使用可能な高活性高選択性を示す固体触媒を、有機無機の結晶性固体をマクロリガンドとして利用した新規触媒を開発した。
研究分担者の実績を含めて、平成24年度は10件の論文報告（うち査読あり9件）を行い、うち5件の論文が本研究テーマの成果である。さらに研究の進行にともなって、本研究の成果を発表する新たな論文を準備中である。
複合系ナノ粒子調製法の開発において、マクロリガンドとして無機担体を利用する場合、塩基性無機結晶であるハイドロタルサイト上に5nm以下のサイズの金ナノ粒子を安定に調製できた。この触媒はアリルエステル類の水素化分解反応に高活性を示し、二重結合を維持したまた脱エステル化反応を進行させて選択的にオレフィンを生成するのに成功した。また、この触媒を用いて、温和な条件で１級２級のアミン類と一酸化炭素を二量化カルボニル化するダブルカルボニル化反応にも成功した。さらに新規のナノ粒子調整にもトライして、10nmサイズの銀ナノ粒子をセリアで覆った25nm程度のサイズをもつコアシェル型ナノ粒子を調製した。この粒子はニトロ基の還元に高活性を示し、二重結合を水素化することなくアミノオレフィン類を生成するのに成功した。このように新規ナノ粒子触媒を調製し環境調和型反応を開発できたほか、バイオマス原料の有効利用を目指して、白金ナノ粒子と酸化タングステンを複合化させた触媒を設計合成し、エンジニアリングプラスチックの原料となる1,3-プロパンジオールをグリセロールから選択的に得るのにも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ナノ粒子調整法のうち、固体系マクロリガンドを用いる方法については、金ナノ粒子で予定通りの高選択性高活性を発揮できる触媒を開発し、複数の論文報告までを達成できたことから、当初の計画以上の進度で研究が進展した。有機系マクロリガンドを用いる方法については、まだ論文報告には至ってないが研究成果を学会発表できるレベルまでは達しており、現在論文取りまとめ中である。さらに本研究の直接テーマではないが関連した新規触媒反応に関する研究も同時に遂行しており、特に環境調和型反応の展開では本研究で得られた成果をフィードバックして触媒設計に活かしており、本研究の新規触媒反応の開発に対する波及効果も大きい。
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| Strategy for Future Research Activity |
結晶性無機固体をマクロリガンドとして利用した場合、金ナノ粒子はサイズを制御して合成できることを見いだした。また有機固体としてデンドリマーを利用した場合もサイズを制御して合成できる事も見いだした。この協奏的な相互作用を設計可能であるという成果をもとに今後の反応を展開する。特に無機固体の場合、コアシェル型ナノ粒子を調製可能である点が、高活性高選択性を発現する固体触媒設計のキーコンセプトになると考えており、単なる担体として固体無機結晶を考えるのではなく、立体的・電子的あるいは酸塩基の協奏機能を発揮する新規な触媒として開発を進めて行く。現在、環境調和型反応として、酸化・水素化・異性化などの反応を温和な条件で選択的に進行させる触媒を開発すべく、銀以外に金やパラジウムをコアとする触媒についてもコアシェル型触媒の設計を進めている。
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