| Project/Area Number |
22KJ1315
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| Project/Area Number (Other) |
22J14497 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森合 達也 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | デンドリマー / サブナノ粒子 / ニッケル / 環境浄化型触媒 / メタンのドライリフォーミング反応 / 第四周期元素 |
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| Outline of Research at the Start |
粒径1 nmのサブナノ粒子は、バルクやナノ粒子にも見られない性質や活性が発現することが知られている。また、サブナノスケールでは秩序だった結晶構造をとりにくいため、異種金属が均一に混ざり合い、非常に多くの金属界面が生じる。こうした理由から、「多元素合金サブナノ粒子」は、単元素サブナノ粒子よりもさらに高い活性が期待される。そこで、我々の研究グループではデンドリマーと呼ばれる高分子を鋳型とした合成法を開発したことにより、様々な多元素合金サブナノ粒子の合成を実現させてきた。本研究では、とくに安価で市場規模の大きい卑金属元素から成る多元素合金サブナノ粒子を合成し、卑金属元素の性質を最大限まで向上させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
比較的安価で市場規模が大きい卑金属元素であるニッケルに着目し、従来の貴金属材料の代替となるような環境浄化型触媒の開発を行った。初めに、当研究グループが独自に開発した樹状高分子であるデンドリマーを用いた鋳型合成法により、4種類の核数を持つニッケルサブナノ粒子の合成を達成した。次に、これらをメタンのドライリフォーミング反応の触媒として応用し、ニッケルのナノ粒子やバルクとの性能比較を行った。結果として、本反応の昇温実験において、28核ニッケルサブナノ粒子が最も低い反応開始温度を示し、これが熱力学的平衡計算で得られた理論的限界値と一致するほどであることも判明した。実際に、この際の反応における活性化エネルギーを算出した結果、1 kcal/molを下回っていることが明らかとなり、従来触媒と比べて活性化障壁を格段に下げることに成功した。この成果から、触媒を原子レベルで適切にデザインすることで反応に最適なサイトが形成し、卑金属でさえ活性を最大限まで向上させることが可能であることが示された。
続いて、卑金属元素の拡張を目指し、ニッケル以外にもチタンから亜鉛までの計9種類の第四周期元素において、サブナノ粒子の合成を行った。結果的に、全ての元素間で錯形成挙動を統一することに成功し、これに伴い、統一条件における9種類の第四周期金属サブナノ粒子の合成に成功した。さらに、この条件を用いることで、多元素合金サブナノ粒子の合成も達成した。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
