アモルファス合金からの多孔質触媒の調製と水素生成反応への応用

• 研究課題/領域番号: 14J01514
• 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: 構造・機能材料
• 研究機関: 兵庫県立大学 (2016); 大阪大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 野﨑 安衣 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: アモルファス合金 / 多孔質金属 / 酸素酸化反応 / Au-Zr合金 / 水素化反応 / Pd-Zr合金 / 多孔質金属触媒 / Ni－Zr合金 / Au－Zr合金

研究実績の概要

当該研究ではアモルファス合金の原子配列が触媒特性に与える影響について検討している。本年度は以下の２つのテーマについて検討した。
(1)Au-Zrアモルファス合金から調製した多孔質Auの触媒特性
Au-Zrアモルファス合金を出発原料とし、様々な浸漬時間でHF処理を施し残存Zr量の異なる多孔質Auを調製し、その触媒特性に関して評価した。多孔質Au上でベンジルアルコールの酸化反応を行なったところ、Zrが表面に多く残存するほど触媒活性が高かった。その要因に関して試料の酸素貯蔵能を測定し検討したところ、特異的に高い触媒活性を示した試料は酸素貯蔵能も高く、活性点であるAuと金属酸化物の接合界面がより多く存在していることが明らかになった。
(2)Cu-Tiアモルファス合金から調製した多孔質CuへのMOF修飾
多孔質Cuの触媒活性をさらに向上させるため、多孔質Cu上にMOF修飾を施した。基板へのMOF修飾方法に関して、従来は基板に直接堆積させる方法やSAMs（自己形成単分子膜）を導入する方法が用いられてきたが、前者は耐久性に乏しく、後者は基板とMOFとの組み合わせが限られていた。本研究では、多孔質Cuを基板だけでなく金属源としても利用することで、より強固に多孔質Cu上にMOFを成長させることができた。Cu-Tiアモルファス合金から調製した多孔質Cuを極性の異なる溶媒に浸漬させMOFの有機配位子と硝酸を加えることで多孔質Cu上にMOFを形成できた。その適切な溶媒に関して検討するとともにオレフィンの水素化反応における触媒特性について評価したところ、DMFを用いることで微細なMOFが修飾され、優れた触媒特性を得ることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The effect of residual Zr on the catalytic oxidation property of skeletal Au prepared from Au-Zr amorphous alloy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ai Nozaki, Yasutomo Tanihara, Yasutaka Kuwahara, Tetsutaro Ohmichi,Kohsuke Mori, Takeshi Nagase, Hiroyuki Yasuda, Christophe Calers, Catherine Louis, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Material Chemistry A 巻: 4(21) 号: 21 ページ: 8458-8465
  • DOI: 10.1039/c6ta01963c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Deposition of Metal Organic Framework Layers on Skeletal Cu Prepared from Cu-Ti Amorphous Alloy and Their Enhanced Catalytic Activities (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasutomo Tanihara, Ai Nozaki, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, and Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 45 号: 8 ページ: 976-978
  • DOI: 10.1246/cl.160454
  • NAID: 130005254568
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of Densely Packed HKUST-1 Metal Organic Framework Thin layers on a Cu Substrate through a Controlled Dissolution of Cu (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasutomo Tanihara, Ai Nozaki, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan [Selected Paper] 巻: 89 号: 9 ページ: 1048-1053
  • DOI: 10.1246/bcsj.20160169
  • NAID: 130006770701
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Skeletal Ni catalysts prepared from amorphous Ni-Zr alloys: Enhanced catalytic performance for hydrogen generation from ammonia borane (2016)
  • 著者名/発表者名: Ai Nozaki, Yasutomo Tanihara, Yasutaka Kuwahara, Tetsutaro Ohmichi, Kohsuke Mori, Takeshi Nagase, Hiroyuki Y. Yasuda, and Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: ChemPhysChem 巻: 17 号: 3 ページ: 412-417
  • DOI: 10.1002/cphc.201500964
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogenation of 1-octene over skeletal Pd catalysts prepared from Pd-Zr amorphous alloys and the effect of Ni addition (2015)
  • 著者名/発表者名: Ai Nozaki, Yasutomo Tanihara, Yasutaka Kuwahara, Tetsutaro Ohmichi, Kohsuke Mori, Takeshi Nagase, Hiroyuki Y. Yasuda, and Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 265 ページ: 138-143
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2015.07.044
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient Hydrogen Generation from Ammonia Borane on Skeletal Cu Catalysts Prepared from Cu-Ti Amorphous Alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nozaki, S. Kittima, Y. Tanihara, Y. Kuwahara, T. Ohmichi, T. Kamegawa, K. Mori, H. Yamashita
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 56 号: 4 ページ: 485-489
  • DOI: 10.2320/matertrans.MF201407
  • NAID: 130005129266
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Active Skeletal Ni Catalysts Prepared from Ni-Zr Amorphous Alloys by Oxygen Treatment (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nozaki, Y. Tanihara, Y. Kuwahara, T. Ohmichi, T. Kamegawa, K. Mori, H. Yamashita
  • 雑誌名: Applied Catalysis A 巻: 印刷中 ページ: 485-489
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2015.01.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] アモルファス合金を前駆体とする多孔質Ni触媒の調製と高水素含有化合物からの水素生成反応への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野﨑安衣
  • 学会等名: 次世代分散型エネルギー研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 姫路（兵庫）
  • 年月日: 2017-02-20
• [学会発表] アモルファス合金を原材料とする多孔質金属触媒の開発と水素キャリア用触媒への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野﨑安衣, 谷原康友, 大道徹太郎, 桑原泰隆, 森浩亮, 山下弘巳
  • 学会等名: 第172回秋季講演大会鉄鋼協会
  • 発表場所: 豊中(大阪)
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] Ni-Fe-Zrアモルファス合金からの多孔質Ni-Feの調製とアンモニアボランからの水素生成反応への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野﨑安衣, 谷原康友, 大道徹太郎, 桑原泰隆, 森浩亮, 山下弘巳
  • 学会等名: 日本金属学会秋季講演(第159回)大会
  • 発表場所: 豊中(大阪)
  • 年月日: 2016-09-22
• [学会発表] Pd-Zrアモルファス合金から調製した多孔質PdのキャラクタリゼーションとNi添加効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野﨑安衣
  • 学会等名: 第37回触媒学会若手会「夏の研修会」
  • 発表場所: 熱川(静岡)
  • 年月日: 2016-08-03
• [学会発表] Catalytic performances of skeletal Au catalysts prepared from Au-Zr amorphous alloy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ai Nozaki, Yasutomo Tanihara, Yasutaka Kuwahara, Tetsutaro Ohmichi, Kohsuke Mori and Hiromi Yamashita
  • 学会等名: 9th International Conference on Environmental Catalysis
  • 発表場所: Newcastle, Australia
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient oxidation reaction on skeletal Au catalysts prepared from Au-Zr amorphous alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: Ai Nozaki, Yasutomo Tanihara, Yasutaka Kuwahara, Tetsutaro Ohmichi, Kohsuke Mori and Hiromi Yamashita
  • 学会等名: International Symposium on Nanostructured Photocatalysts and Catalysts
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2016-04-10
  • 国際学会
• [学会発表] Au-Zrアモルファス合金からの多孔質Auの調製と酸化反応特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、谷原 康友、桑原 泰隆、大道 徹太郎、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 日本金属学会春季講演(第158回)大会
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] Pd-Zrアモルファス合金を原料とする多孔質Pd触媒の調製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、谷原 康友、桑原 泰隆、大道 徹太郎、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 第117回触媒討論会
  • 発表場所: 大阪府立大学（大阪府堺市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] Active skeletal Au catalysts prepared from Au-Zr amorphous alloy (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nozaki, Y. Tanihara, Y. Kuwahara, T. Ohmichi, K. Mori, H. Yamashita
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced of catalytic performances over skeletal Ni catalysts prepared from heated Ni-Zr amorphous alloys in various structural states and composition (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Tanihara, A. Nozaki, Y. Kuwahara, T. Ohmichi, K. Mori, H. Yamashita
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Pd-Zrアモルファス合金から調製した多孔質Pd触媒の1-オクテンの水素化反応と第三元素添加による選択性向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷原 康友、野﨑 安衣、大道 徹太郎、桑原 泰隆、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 日本エネルギー学会関西支部第60回研究発表会 石油学会関西支部第24回研究発表会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] Au-Zrアモルファス合金を前駆体とする多孔質Au触媒の調製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、谷原 康友、桑原 泰隆、大道 徹太郎、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: スマートプロセス学会秋季総合学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] 化学処理を施したAu-Zrアモルファス合金のベンジルアルコールの酸素酸化反応特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣
  • 学会等名: 第4回ポーラス材料研究討論会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-30
• [学会発表] Pd-Zrアモルファス合金からの多孔質Pd触媒の調製と第三元素の添加による触媒性能向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷原 康友、野﨑 安衣、大道 徹太郎、桑原 泰隆、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 日本金属学会秋季講演(第157回)大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] アモルファス合金を前駆体とする多孔質金属触媒の調製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、谷原 康友、桑原 泰隆、大道 徹太郎、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 第116回触媒討論会
  • 発表場所: 三重大学（三重県津市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Au-Zrアモルファス合金から調製した多孔質Auのキャラクタリゼーションとその触媒作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣
  • 学会等名: 第36回触媒学会若手会・夏の研修会
  • 発表場所: ホテルニュー伊香保（群馬県渋川市）
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] Enhanced catalytic performances of skeletal Au catalysts prepared from Au-Zr amorphous alloy (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nozaki, Y. Tanihara, Y. Kuwahara, T. Ohmichi, K. Mori, H. Yamashita
  • 学会等名: 7th International Gold Conference
  • 発表場所: City Hall (Cardiff, UK)
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Au-Zrアモルファス合金を原料とする多孔質Auの調製とその触媒作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、谷原 康友、桑原 泰隆、大道 徹太郎、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 第115回触媒討論会
  • 発表場所: 成蹊大学（東京・武蔵野市）
  • 年月日: 2015-03-23 – 2015-03-24
• [学会発表] Au-Zrアモルファス合金からの多孔質Auの調製とその触媒作用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、谷原 康友、桑原 泰隆、大道 徹太郎、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 金属学会2015春季講演大会
  • 発表場所: 東京大学（東京・目黒区）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] アモルファス合金を利用する触媒開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣
  • 学会等名: 触媒材料研究会
  • 発表場所: 研究交流センター(茨城・つくば市)
  • 年月日: 2015-02-26
  • 招待講演
• [学会発表] 加熱処理したNi-Zrアモルファス合金からの多孔質Niの調製とオレフィンの水素化反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、桑原 泰隆、大道 徹太郎、亀川 孝、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 第44回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 旭川グランドホテル（北海道・旭川市）
  • 年月日: 2014-10-16 – 2014-10-17
• [学会発表] Ni-Zrアモルファス合金から調製した多孔質Niへの酸素処理とその触媒作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣
  • 学会等名: 第３５回触媒学会若手会・夏の研修会
  • 発表場所: 熱川ハイツ(静岡・熱川市)
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Ni-Zrアモルファス合金を原料とする多孔質Niの調製とその触媒作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野﨑 安衣、桑原 泰隆、大道 徹太郎、亀川 孝、森 浩亮、山下 弘巳
  • 学会等名: 第114回触媒討論会
  • 発表場所: 広島大学（広島・東広島市）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Active skeletal Ni catalysts prepared from pre-crystallized Ni-Zr amorphous alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Nozaki, T. Kamegawa, T. Ohmichi, H. Yamashita
  • 学会等名: TOCAT7
  • 発表場所: Kyoto Terusa(京都・京都市)
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [備考] 大阪大学山下研究室研究業績（2016）
  • URL: http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp1/MSP1-HomeJ.htm