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活性点構造を精密制御した高活性担持金属酸化物触媒の調製

研究課題

研究課題/領域番号 13J10221
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 触媒・資源化学プロセス
研究機関東京大学

研究代表者

野島 晋  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードタングステン / 過酸化水素 / 酸化反応 / 固体触媒
研究実績の概要

採用者は、過酸化水素を酸化剤とした選択酸化反応や二酸化炭素固定化反応などのターゲット反応に合わせ原子・分子レベルで活性点構造を制御した、高活性・高選択性金属酸化物触媒の開発を目的として研究を行った。前年度までに、四核ホスホペルオキソタングステート([PO4(WO(O2)2)4]3-, PW4)をZn/SnO2担体へ固定化した触媒PW4-Zn/SnO2において、PW4構造が保持されていること、均一反応系よりも高活性を示すこと、不均一系触媒として機能することを報告した。今年度は、PW4-Zn/SnO2の反応活性、NMRによる表面種測定について詳細に検討した。PW4-Zn/SnO2は過酸化水素を酸化剤とした種々のアルケンのエポキシ化反応及びシラン・アミン・スルフィドの選択酸化反応に対して高い活性を示した。触媒量を合わせた同一反応条件において、検討した全ての基質で採用者達が以前に開発した触媒と比較して高い反応活性を示した。シクロオクテンのエポキシ化反応におけるTON及びTOFは高い値となり、基質に対しほぼ等量の過酸化水素を酸化剤とした不均一系タングステン触媒では最も高い値となった。Zn担持量を変えたPW4-Zn/SnO2及び種々の触媒について31P MAS NMRの測定を行い、表面種の推察を行った。PW4-Zn/SnO2のシグナルはSnO2上のPW4、ZnO上のPW4、Zn2+と相互作用したPW4に帰属されるシグナルにより再現可能だった。このうちZn2+と相互作用したPW4のシグナルの面積割合の挙動は、PW4-Zn/SnO2のZn担持量に対する反応活性の挙動と類似しており、本触媒における高活性に対応していることが示唆された。また均一反応系において、Zn2+種の添加による飛躍的な活性向上を別途発見し、この結果もZn2+種と相互作用したPW4が高活性成分であることを支持している。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Selective Oxidation with Aqueous Hydrogen Peroxide by [PO4{WO(O2)2}4]3- Supported on Zinc-Modified Tin Dioxide2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nojima, K. Kamata, K. Suzuki, K. Yamaguchi, N. Mizuno
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 7 号: 7 ページ: 1097-1104

    • DOI

      10.1002/cctc.201402975

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Selective Oxidation with Hydrogen Peroxide Catalyzed by Peroxotungstate Supported on Zinc-Modified Tin Dioxide2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nojima, K. Kamata, K. Suzuki, K. Yamaguchi, N. Mizuno
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      千葉, 日本大学
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Heterogeneous Epoxidation of Alkenes by W-Zn/SnO_2 Catalyst2013

    • 著者名/発表者名
      野島晋, 鎌田慶吾, 米原宏司, 住田康隆, 平田和久, 水野哲孝
    • 学会等名
      第5回ハラタマワークショップ
    • 発表場所
      東京工業大学、東京
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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