セラミックス材料の構造制御に立脚した高機能選択酸化触媒の開発

• 研究課題/領域番号: 15H04184
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鎌田 慶吾 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40451801)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: ペロブスカイト / 分子状酸素 / 選択酸化 / 金属酸化物 / ナノ粒子 / 触媒 / 酸化 / スルフィド / ルテニウム / 触媒調製化学 / 不均一触媒 / 酸素分子 / 酸化触媒

研究成果の概要

錯体重合法により合成した六方晶ペロブスカイト型酸化物SrMnO3（SMO）が、O2を用いた液相選択酸化反応に有効であることを見いだした。アルコールの空気酸化反応に対するSMOの触媒活性は典型的なマンガン系酸化物触媒よりも高く、回収触媒は酸化雰囲気下での熱処理などを必要とせずに触媒性能の低下なく再使用可能であった。さらに、アモルファス前駆体調製の重要性に着目し、高表面積をもつペロブスカイト型酸化物の単純かつ効率的な合成法について検討した。pH調整を必要とせずに調整可能な金属酢酸塩とアスパラギン酸を用いたアモルファス前駆体を焼成するだけで、高表面積をもつSMOを容易に合成できることを見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Amino Acid-aided Synthesis of a Hexagonal SrMnO3 Nanoperovskite Catalyst for Aerobic Oxidation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosei Sugahara, Keigo Kamata, Satoshi Muratsugu, Michikazu Hara
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 4 ページ: 1608-1616
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b00146
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dioxygen Activation by a Hexagonal SrMnO3 Perovskite Catalyst for Aerobic Liquid-Phase Oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuma Kawsaki, Keigo Kamata, Michikazu Hara
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 8 号: 20 ページ: 3247-3253
  • DOI: 10.1002/cctc.201600613
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Highly Functionalized Polyoxometalate-based Catalysts (2015)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kamata
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 8 号: 8 ページ: 1017-1028
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150154
  • NAID: 130005092042
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 六方晶SrMnO3ペロブスカイト触媒の合成と分子状酸素を酸化剤とした酸化触媒作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鎌田慶吾，川崎周馬，菅原紘成，原亨和
  • 学会等名: 第119回触媒討論会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2017-03-21
• [学会発表] アミノ酸法による高表面積SrMnO3の合成と酸化触媒作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅原紘成，鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] Amino Acid-aided Synthesis of High Surface Area Hexagonal SrMnO3 Catalyst for Aerobic Oxidation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosei Sugahara, Keigo Kamata, Satoshi Muratsugu, Michikazu Hara
  • 学会等名: 16th Korea-Japan Symposium on Catalysis
  • 国際学会
• [学会発表] 高比表面積 SrMnO3ペロブスカイト型酸化物触媒の合成と分子状酸素を酸化剤とした酸化触媒作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅原紘成，鎌田慶吾，邨次智，原亨和
  • 学会等名: 第50回酸化反応討論会プログラム
• [学会発表] アミノ酸を用いて合成した六方晶SrMnO3ナノペロブスカイト触媒による 酸素分子を用いた選択酸化反応の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鎌田慶吾，菅原紘成，邨次智，原亨和
  • 学会等名: 第6回 JACI/GSCシンポジウム
• [学会発表] Amino Acid-Aided Synthesis of Hexagonal SrMnO3 Perovskite with High Surface Area and Its Aerobic Liquid-Phase Oxidation Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosei Sugahara, Keigo Kamata, Satoshi Muratsugu, Michikazu Hara
  • 学会等名: The Tenth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-10)
  • 国際学会
• [学会発表] 高比表面積SrMnO3ペロブスカイト型酸化物触媒による分子状酸素を酸化剤とした酸化触媒作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菅原紘成，鎌田慶吾，邨次智，原亨和
  • 学会等名: 第120回触媒討論会
• [学会発表] 六方晶BaRuO3の合成と分子状酸素を酸化剤とした酸化触媒作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤裕希，鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2016-11-15
• [学会発表] 六方晶BaRuO3の合成と分子状酸素を用いた酸化触媒作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤裕希，鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] 六方晶マンガン酸ストロンチウム触媒による選択酸化反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川崎周馬，鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 金属酸化物触媒による高活性酸素種の創出と選択酸化反応への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 平成27年度 高難度選択酸化反応研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] 分子状酸素を用いた六方晶SrMnO3触媒による選択酸化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川崎周馬，鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 六方晶SrMnO3触媒による分子状酸素を用いた選択酸化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川崎周馬，鎌田慶吾，原亨和
  • 学会等名: 第116回触媒討論会
  • 発表場所: 三重
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Selective Oxidation of Alcohols with Molecular Oxygen over Strontium Manganese Oxide Catalyst (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuma Kawasaki, Keigo Kamata, Michikazu Hara
  • 学会等名: The 15th Korea-Japan Symposium on Catalysis
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [備考] 原・鎌田研究室ホームページ
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~hara/
• [備考] 東京工業大学科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所原・鎌田研究室
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~hara/
• [備考] 東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所 原・鎌田研究室
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~hara/index.html
• [産業財産権] ペロブスカイト型複合酸化物の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 鎌田慶吾、原亨和
  • 権利者名: 鎌田慶吾、原亨和
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-242729
  • 出願年月日: 2016-12-14