2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24350069
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山田 裕介 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30358270)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 階層的複合化 / コアシェル構造 / 触媒反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナノ粒子触媒を階層化して用いることで、エネルギー・環境問題の解決に重要な固体触媒の合理的な調製手法を提案し実証することを目的としている。これまで固体触媒は、主に触媒担体上に複数の触媒活性成分を担持する手法で高機能化されてきた。しかし、この方法では、それぞれの活性成分が意図しない反応中間体と反応したり、お互いが電子的な影響を及ぼしあったりすることで期待した触媒活性が得られないことも多い。そこで、金属または金属酸化物ナノ粒子を階層化したコア-シェル構造またはLB膜を積層させた複合化構造を作ることで、反応中間体を任意の順序で任意の活性点に接触させられる触媒調製手法を開発し、水素発生光触媒系の高機能化や新しい水素化触媒などの開発を行う。このような階層化構造を構築するためには、まず、多孔性の金属酸化物に触媒活性成分を固定化する必要がある。本年度は、サイズが揃った球状のシリカ（アルミナ）ナノ粒子を集合化させることでできる細孔に、光触媒反応系において光触媒となる有機分子と種々の金属触媒あるいは錯体触媒を同時に固定化し、その触媒としての利用を検討した。本手法を用いることで通常のナノ細孔物質では固定化出来ない大きなナノ粒子を細孔内に安定に固定化することに成功した。通常のシリカアルミナ担体を用いる場合に比べて5倍以上の高い収率で水素を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノ粒子を階層化して複合化することで、これまでのメソ多孔体を担体とした場合には担持できなかった大きなサイズのナノ粒子であっても多孔体の内部に取り込むことが可能となった。その結果、機能の複合化が効率よく進められるようになった。実際、有機光触媒と金属ナノ粒子を用いた水素発生触媒を組み合わせた光触媒水素発生系では、機能性分子とナノ粒子をこの方法で複合化したことで、発生する水素の収率が5倍以上に増えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、本ナノ粒子複合体調製手法をシリカアルミナ以外の半導体ナノ粒子（チタニア、酸化すず、酸化亜鉛）など機能性酸化物ナノ粒子も利用することで、より高機能な触媒系の構築を行っていく。
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| Causes of Carryover |
平成26年度は、ガスクロマトグラフを購入する予定であった。しかし、他プロジェクトで使用しなくなったガスクロを譲り受けることができたため、購入を見送ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度は、大阪市立大学へと異動するが、当該ガスクロマトグラフは移管できなかった。また、可視紫外分光光度計なども新たに購入する必要があるので、これらの購入に充てる。
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