| 研究課題/領域番号 |
13450331
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
触媒・化学プロセス
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
宮本 明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (50093076)
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| 研究分担者 |
高見 誠一 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (40311550)
久保 百司 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90241538)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
2002年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
2001年度: 10,100千円 (直接経費: 10,100千円)
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| キーワード | 高速化量子分子動力学法 / 担体 / 助触媒 / コンビナトリアル / メタノール合成触媒 / 燃料電池 / Fischer-Tropsch触媒 / 大規模モデル / スクリーニング / 希土類酸化物担体 / Fischer-Tropsh合成触媒 / 反応ダイナミクス / Fischev-Tropsh合成触媒 |
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| 研究概要 |
地球規模・地域規模での様々な環境問題において触媒の果たす役割は大きく、環境触媒の開発は環境調和型プロセスの実現などに結びつくキーテクノロジーとして多様な展開が期待されている。一方で我々は、計算化学にコンビナトリアルケミストリーの概念を導入したコンビナトリアル計算化学という新しい概念を提案し、実質的に役立つ計算化学による触媒材料の高速スクリーニングを実現してきた。さらに、数百〜千原子という大規模計算のための高速化量子分子動力学法プログラムの開発に成功し、第一原理計算と同等の精度を維持しつつ5000倍高速化することに成功してきた。これらの方法論に基づきより高性能な環境触媒を設計することを目標として、担体や助触媒を含んだ触媒材料の高速スクリーニングを本研究の目的とした。まず、メタノール合成触媒であるCu/ZnO触媒に上記の方法論を適用し助触媒による活性向上効果を理論的に解明できた。また、CO被毒が問題となっている燃料電池用Pt電極触媒において、Mo等の添加がCO被毒抑制に有効であることも予測した。さらに、Fischer-Tropsch合成触媒であるFe系触媒において、Moが最適な助触媒であることを予測し、カーバイド形成や水素分子との反応ダイナミクス、複雑な大規模モデルによる触媒反応ダイナミクスの解明も成功した。一方で、希土類酸化物を始めとする種々の酸化物担体やゼオライトについても、構造や電子状態を第一原理計算および実験結果と精度よく一致させることに成功した。触媒活性種に対する担体効果の解明のため、各種担体上に活性種を担持した大規模モデルの計算を実施し担体による電子状態の変化の解析に成功した。このように、我々が開発してきた高速化量子分子動力学法とコンビナトリアル計算化学を、担体や助触媒を含むより現実的かつ複雑な大規模モデルに展開することで触媒材料の高速スクリーニングの実施に成功した。
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