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新規ナノポーラス金触媒の創製と分子変換反応への応用

研究課題

研究課題/領域番号 13J10331
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 無機工業材料
研究機関東北大学

研究代表者

石川 敬章  東北大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードチタン酸ナノワイヤー / イオン吸着 / 酸化セリウムナノロッド / 酸素吸蔵 / ナノワイヤー / チタン酸ナトリウム / イオン交換剤 / ストロンチウム吸着 / 不均一系触媒 / 合金触媒 / 多孔質材料 / 金属触媒 / ヒドロシリル化反応 / ナノポーラス金 / 金触媒 / ナノ材料
研究実績の概要

本年度では、極めて高いストロンチウム吸着特性を有する新たなチタン酸化物ナノワイヤーの合成法の開発に成功するとともに、低温において優れた酸素吸蔵放出能を有する酸化セリウムナノロッドの合成に成功した。
1.脱合金化法を用いたチタン酸ナノ材料の開発研究
チタン酸ナノワイヤーは重要な金属酸化物材料であり、多くの合成法や応用研究が報告されてきた。しかし従来の合成法は、不安定な原料や高温条件を必要とし、構造制御が困難なことから、より簡便な合成法が求められていた。そこで種々検討した結果、チタン-アルミニウム合金をアルカリ水溶液に浸すだけという極めて穏和な脱合金化法を用いてチタン酸ナトリウムナノワイヤーを合成することに成功した。この材料を用いて、ストロンチウムイオンの吸着実験を行ったところ、本材料は従来の水熱法で合成されたチタン酸ナトリウムナノワイヤーと比較し、約4倍の吸着量と300倍以上の吸着速度を持つことを明らかにした。
2.脱合金化法を用いた酸化セリウムナノロッドの開発研究
酸化セリウムは重要な金属酸化物材料であり、その酸素吸蔵放出能(OSC)は、現在の自動車用三元触媒において欠かせないものとなっている。しかし、酸化セリウムのOSC特性を発現するには通常400度以上の高温が必要である。しかし、近年のハイブリッド車の普及に伴い触媒温度は低下する傾向にあり、低温域にも対応可能な高い活性を持つ材料の開発が望まれている。今回、脱合金化法をセリウム-アルミニウム合金へと展開することで、酸化セリウムナノロッドの合成に成功した。得られたナノロッドは直径が5~7nmと非常に微細な構造をもち、またそれに伴いセリアナノロッドの中で最も大きな200 m2/g以上の比表面積を有している。本材料の酸素吸蔵放出能を評価した所、200度においては従来法で得られた材料の約5倍の活性を示した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cerium Oxide Nanorods with Unprecedented Low-Temperature Oxygen Storage Capacity2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Takeda, M.; Tsukimoto, S.; Nakayama, S. K.; Asao, N.
    • 雑誌名

      Adv. Mater.

      巻: 28 号: 7 ページ: 1467-1471

    • DOI

      10.1002/adma.201504101

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultrafine Sodium Titanate Nanowires with Extraordinary Sr Ion-Exchange Properties2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Tsukimoto, S.; Nakayama, S. K.; Asao, N.
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 15 号: 5 ページ: 504820-504820

    • DOI

      10.1021/nl504820c

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanostructured Zr-Pd Metallic Glass Thin Film for Biochemical Applications2015

    • 著者名/発表者名
      Ketov, S. V,; Shi, X.; Xie, G.; Kumashiro, R.; Churyumov, A. Y.; Bazlov, A. I.; Chen, N.; Ishikawa, Y.; Asao, N.; Wu, H.; Louzguine-Luzgin, D. V.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 5 号: 1 ページ: 7799-7799

    • DOI

      10.1038/srep07799

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly efficient heterogeneous aerobic cross-dehydrogenative coupling via C–H functionalization of tertiary amines using a nanoporous gold skeleton catalyst2015

    • 著者名/発表者名
      Hon Eong Ho, Yoshifumi Ishikawa, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 51 号: 64 ページ: 12764-12767

    • DOI

      10.1039/c5cc04856g

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The synergistic effect of nanoporous AuPd alloy catalysts on highly chemoselective 1,4-hydrosilylation of conjugated cyclic enones2014

    • 著者名/発表者名
      Chen, Q.; Tanaka, S.; Fujita, T.; Chen, L.; Minato, T.; Ishikawa, Y.; Chen, M.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 号: 25 ページ: 3344-3346

    • DOI

      10.1039/c3cc49524h

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective hydrosilylation of alkynes with a nanoporous gold catalyst2013

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y ; Yamamoto, Y ; Asao, N.
    • 雑誌名

      Catalysis science and technology

      巻: 3 ページ: 2902-2905

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarkable Catalytic Property of Nanoporous Gold on Activation of Diborons for Direct Diboration of Alkynes2013

    • 著者名/発表者名
      Chen, Q. ; zhao, J, ; Ishikawa, Y. ; Asao, N ; Yamamoto, Y ; Jin, T.
    • 雑誌名

      Organic letters

      巻: 15 ページ: 5766-5769

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synergistic effect of nanoporous AuPd alloy catalysts on highly chemoselective 1,4-hydrosilylation of conjugated cychc enones2013

    • 著者名/発表者名
      Chen, Q. ; Tanaka, S. ; Fujita, T. ; Chen, L. ; Minato, T. ; Ishikawa, Y. ; Chen, M. ; Asao, N. ; Yamamoto, Y. ; Jin, T.
    • 雑誌名

      Chemicam communications

      巻: 50 ページ: 3344-3346

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ultrafine titanate nanowires with strontium ion exchange properties2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Tsukimoto, S.; Nakayama, K.; Asao, N.
    • 学会等名
      第96会日本化学会年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府・京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 脱合金化法によるセリアナノロッドの合成と低温域酸素吸蔵放出能評価2016

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章, 張 曼, 武田 真行, 着本 享, 中山 幸仁, 浅尾 直樹
    • 学会等名
      第117回触媒討論会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(大阪府・堺市 )
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 脱合金化法による酸セリウムナノロッドの成と低温酸素貯蔵能評価2016

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章, 武田 真行, 着本 享, 中山 幸仁, 浅尾 直樹
    • 学会等名
      日本セラミックス学会2016年年会
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Selective transformation of alkynes with nanoporous gold catalyst2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Jin, T.; Yamamoto, Y.; Asao, N.
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ多孔質金触媒を用いた精密有機反応の開発2015

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章
    • 学会等名
      第30回有機合成化学若手研究者の仙台セミナー
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of ceria Nanorods with unprecedented low-temperature oxygen storage capacity2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Takeda, M.; Tsukimoto, S.; Nakayama, K.; Asao, N.
    • 学会等名
      Eighth French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Prontier Materials FROMTIER 2015
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 脱合金化法を用いた新規チタン酸ナノワイヤーの合成と特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章, 中山 幸仁, 着本 享, 浅尾 直樹
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 脱合金化法によるチタン酸ナノワイヤーの室温合成法の開発とストロンチウム吸着特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章, 中山 幸仁, 着本 享, 浅尾 直樹
    • 学会等名
      第31回イオン交換研究発表会
    • 発表場所
      金沢工業大学扇が丘キャンパス(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-10-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nano catalysts fabricated by dealloying methods for organic reactions2015

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章
    • 学会等名
      第6回大津会議
    • 発表場所
      大津プリンスホテル(滋賀県・大津市)
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 脱合金化法によるチタン酸ナトリウムナノワイヤーの室温合成法の開発と特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      石川 敬章, 中山 幸仁, 着本 享, 浅尾 直樹
    • 学会等名
      第116回触媒討論会
    • 発表場所
      三重大学上浜キャンパ(三重県・津市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of ultrafine sodium titanate nanowires with high ion exchange abilities by dealloying process2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Tsukimoto, S.; Nakayama, S. K.; Asao, N.
    • 学会等名
      平成27年度化学系協会東北大会
    • 発表場所
      弘前大学文京キャンパス(青森県・弘前市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Ultrafine Titanate Nanowires as Highly Efficient Ion Exchanger Using a Dealloying Method2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y.; Tsukimoto, S.; Nakayama, S. K.; Asao, N.
    • 学会等名
      東北大学化学系サマースクール
    • 発表場所
      東北大学青葉山キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-08-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanoporous gold catalyst for selective transformation of alkynes2013

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Y, Yan M., Jin T., Yamamoto Y., Asao N
    • 学会等名
      The Sixteenth International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanoporous metal-catalyzed Hydrosilylation of alkyne2013

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y. ; Yamamoto, Y. ; Agao, N.
    • 学会等名
      平成25年度化学系学協会東北大会及び日本化学会東北支部70周年記念国際会議
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Nansition-Metal-Mediated Aromatic Ring Construction2013

    • 著者名/発表者名
      Asao N., Ishikawa Y
    • 総ページ数
      807
    • 出版者
      Wiley
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページー

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/asao_labo/

    • 関連する報告書
      2015 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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