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メカノケミカル法を利用したヘテロ金属含有ゼオライトの合成とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 15J07161
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

飯田 剛之  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードゼオライト / 二体分布関数 / 触媒 / ヘテロ金属 / ルイス酸 / 貴金属代替材料 / 固体触媒 / ヘテロ金属含有ゼオライト
研究実績の概要

1)d-PDF法の骨格中サイトの中のヘテロ金属の分析への応用
ゼオライト骨格中へのHfなどのヘテロ金属の導入を確認する分析手法としてDifferential Pair Distribution Function法(d-PDF法)の利用を理論的背景から検討した。これまでの実験結果からPDFによる構造の記述において同じ結晶構造を持つゼオライトを対象としても結晶性の違いなどの影響が表れてしまうことがわかった。Post処理法に依って得られたHf-betaをd-PDF、DR UV-vis並びにモデル触媒反応を用いて評価した結果、d-PDF法を用いることで骨格内及び骨格外で数オングストロームのナノクラスターを形成しているHfOx種の状態の双方を可視化することができることを示した。
2)d-PDF法による細孔中の合金ナノクラスターの構造解析及び触媒応用の検討
PtZn合金はクロロニトロアレーンの水素化反応においてベンゼン-Cl結合を保持し、基質選択的にニトロ基を還元する触媒として報告されており、この合金ナノクラスターをゼオライト細孔中に導入することにより形状選択性及び基質選択性を併せ持つゼオライト触媒の創製が期待される。本触媒はZn含有MFIに導入したPt2+還元することで調製した。PtZn合金ナノクラスターが細孔中で形成されたことを確認するためにp-クロロニトロベンゼン(ClNB)と1,3-ジメチル-5-ニトロベンゼン(DMNB)の競合水素化反応を行ったところ、形状選択性が確認され、またベンゼン-Cl結合を保持しつつ、ニトロ基のみを選択的に還元できるということも示された。これらのことから本触媒は基質選択性も併せ持つことが示された。この研究結果を他の無機ナノクラスター種に応用することで本研究で得られた触媒と同様もしくはそれ以上の特殊な反応特性を示すゼオライト触媒の開発の可能性が考えられる。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Zeolites with Isolated Framework and Oligomeric Extraframework Hafnium Species Characterized with Pair Distribution Function Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      T. Iida, Koji Ohara, Y. Roman-Leshkov, and T. Wakihara
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 12 ページ: 7914-7919

    • DOI

      10.1039/c8cp00464a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystallization of Ti-Rich *BEA Zeolites by the Combined Strategy of Using Ti-Si Mixed Oxide Composites and Intentional Aluminum Addition/Post-Synthesis Dealumination2018

    • 著者名/発表者名
      H. Horikawa, T. Iida, R. Osuga, K. Ohara, J. Nomura, and T. Wakihara
    • 雑誌名

      Crystal Growth and Design

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 2180-2188

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.7b01621

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concerted bimetallic nanocluster synthesis and encapsulation via induced zeolite framework demetallation for shape and substrate selective heterogeneous catalysis2018

    • 著者名/発表者名
      T. Iida, D. Zanchet, K. Ohara, T. Wakihara, and Y. Roman-Leshkov
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 印刷中 号: 22 ページ: 6454-6458

    • DOI

      10.1002/anie.201800557

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Encapsulation of molybdenum carbide nanoclusters inside zeolite micropores enables synergistic bifunctional catalysis for anisole hydrodeoxygenation2017

    • 著者名/発表者名
      T. Iida, M. Shetty, K. Murugappan, Z. Wang, K. Ohara, T. Wakihara and Y. Roman-Leshkov
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 7 号: 12 ページ: 8147-8151

    • DOI

      10.1021/acscatal.7b03175

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preparation and characterization of Silicalite-1 zeolites with high manganese contents from mechanochemically pretreated reactants2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Mitsutaka Sato, Chiya Numako, Atsushi Nakahira, Shinji Kohara, Tatsuya Okubo, Toru Wakihara
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 3 号: 11 ページ: 6215-6222

    • DOI

      10.1039/c4ta06246a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sn-Beta Zeolite Catalysts with High Sn Contents Prepared from Sn-Si Mixed Oxide Composites2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Atsushi Takagaki, Shinji Kohara, Tatsuya Okubo, Toru Wakihara
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 1 号: 3 ページ: 155-158

    • DOI

      10.1002/cnma.201500038

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-Directing Behaviors of Tetraethylammonium Cations toward Zeolite Beta Revealed by the Evolution of Aluminosilicate Species Formed during the Crystallization Process2015

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Ikuno, Watcharop Chaikittisilp, Zhendong Liu, Takayuki Iida, Yutaka Yanaba, Takeshi Yoshikawa, Shinji Kohara, Toru Wakihara, Tatsuya Okubo
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 137 号: 45 ページ: 14533-14544

    • DOI

      10.1021/jacs.5b11046

    • 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] Multiobjective design method for the use processes of pharmaceutical excipients considering quality and cost-effectiveness2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Kosuke Ota, Tomohito Sasozaki, Hirokazu Sugiyama
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Innovation

      巻: 10 号: 4 ページ: 313-323

    • DOI

      10.1007/s12247-015-9228-3

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Observing molybdenum nanoclusters inside zeolite pores by X-ray total scattering techniques and their application for hydrodeoxygenation2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Tatsuya Okubo, Yuriy Roman-Leshkov, Toru Wakihara
    • 学会等名
      3rd Euro-Asia Zeolite conference
    • 発表場所
      The Westin Resort Nusa Dua Bali
    • 年月日
      2017-01-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゼオライト細孔中におけるMoCxクラスターの調製、及びd-PDF法による構造解析とその触媒応用2017

    • 著者名/発表者名
      飯田剛之、Manish Shetty、Yuriy Roman-Leshkov、脇原徹
    • 学会等名
      第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      神戸芸術センター
    • 年月日
      2017-01-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ゼオライト細孔中におけるMoCxナノクラスターの調製、及び水素化脱酸素反応における二元機能触媒特性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Manish Shetty, Yuriy Roman-Leshkov, Toru Wakihara
    • 学会等名
      第6回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゼオライト細孔中におけるMoCxナノクラスターの調製・PDF構造解析とバイオマス系還元反応への応用2017

    • 著者名/発表者名
      飯田剛之, 尾原幸治、Yuriy Roman-Leshkov, 脇原徹
    • 学会等名
      第30回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Encapsulation of molybdenum carbide nanoclusters inside zeolite micropores enables synergistic bifunctional catalysis for anisole hydrodeoxygenation2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Manish Shetty, Yuriy Roman-Leshkov, Toru Wakihara
    • 学会等名
      2nd Global Congress & Expo on Materials Science and Nanoscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Sn-Si酸化物複合体からのSn-betaゼオライト合成2015

    • 著者名/発表者名
      飯田 剛之・高垣 敦・小原 真司・大久保 達也・脇原 徹
    • 学会等名
      第31回ゼオライト研究発表会
    • 発表場所
      鳥取とりぎん文化会館(鳥取県鳥取市)
    • 年月日
      2015-11-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 特異的複合体原料を用いたSn-betaゼオライト触媒の調製2015

    • 著者名/発表者名
      飯田 剛之・大久保 達也 ・脇原 徹
    • 学会等名
      第五回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      船堀タワーホール(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 遊星型ボールミルを用いた酸化物複合化プロセスとゼオライト合成への応用2015

    • 著者名/発表者名
      飯田 剛之・大久保 達也 ・脇原 徹
    • 学会等名
      化学工学会第47回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Unique features of the efficient preparation of Sn-beta zeolites from Sn-Si mixed oxide composites2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Tatsuya Okubo, Toru Wakihara
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Nanoporous Materials & Their Applications
    • 発表場所
      Holderness School, New Hampshire, USA
    • 年月日
      2015-08-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystallization of Sn-beta zeolites from Sn-Si mixed oxide composites2015

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Iida, Atsushi Takagaki, Tatsuya Okubo, Toru Wakihara
    • 学会等名
      International conference on Zeolites and Microporous Crystals 2015
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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