精密構造化白金サイトを有する固体触媒材料の創製

• 研究課題/領域番号: 15K04605
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料化学
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 加藤 知香 静岡大学, 理学部, 准教授 (00360214)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: ポリオキソメタレート / 白金 / 合成 / 構造解析 / 焼成 / 水溶性 / 光触媒 / 水素発生 / 骨格構造 / 可視光 / 焼成処理 / 酸化チタン / 助触媒 / 単結晶Ｘ線構造解析

研究成果の概要

研究代表者は，ケギン型およびドーソン型ポリオキソメタレートの骨格構造の一部を位置選択的に欠損させ，その欠損部位へ2価の白金種を配位させた新規二核白金化合物の合成を行った。得られた白金化合物を光触媒に用い，可視光照射下での水からの水素発生に対する活性評価を行うことで，中心元素，窒素含有配位子，骨格構造が光触媒機能へ与える影響について検討した。その結果，ポリオキソメタレート骨格構造(ドーソン型構造)が光触媒機能の向上に大きく寄与することが分かった。
ケイ素中心を有するケギン型二核白金化合物については，空気中での焼成処理により新たな水溶性の白金-タングステン構造体が形成することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Binary Nanoparticle Graphene Hybrid Structure-Based Highly Sensitive Biosensing Platform for Norovirus-Like Particle Detection (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee Jaewook、Takemura Kenshin、Kato Chika Nozaki、Suzuki Tetsuro、Park Enoch Y.
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 9 号: 32 ページ: 27298-27304
  • DOI: 10.1021/acsami.7b07012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneous esterification of fatty acids with methanol catalyzed by Lewis acidic organozirconium complexes with Keggin-type mono-aluminum-substituted polyoxotungstates (2017)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Tsukasa Ogasawara, Akari Kondo, Daichi Kato
  • 雑誌名: Catalysis Communications 巻: 96 ページ: 41-45
  • DOI: 10.1016/j.catcom.2017.03.025
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Organozirconium complex with Keggin-type mono-aluminum-substituted silicotungstate: synthesis, molecular structure, and catalytic performance for Meerwein-Ponndorf-Verley reduction (2016)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Wataru Unno, Sakie Kato, Tsukasa Ogasawara, Toshifumi Kashiwagi, Hidemitsu Uno, Kosuke Suzuki, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Catalysis Letters 巻: 146 号: 10 ページ: 2119-2128
  • DOI: 10.1007/s10562-016-1813-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen evolution from water under visible-light irradiation using Keggin-type platinum(II)-coordinated phospho-, silico-, and germanotungstates as co-catalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Shunsaku Suzuki, Yuki Ihara, Koki Aono, Rie Yamashita, Keisuke Kikuchi, Tetsuji Okamoto, Hidemitsu Uno
  • 雑誌名: Modern Research in Catalysis 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A novel photocatalytic system constructed using Eosin Y, titanium dioxide, and Keggin-type platinum(II)- and aluminum(III)-coordinated polyoxotungstates for hydrogen production from water under visible light irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shota Hattori, Yuki Ihara, Chika Nozaki Kato
  • 雑誌名: Catalysis Letters 巻: 145 号: 9 ページ: 1703-1709
  • DOI: 10.1007/s10562-015-1574-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ケギン型およびドーソン型一欠損ポリオキソメタレートを無機配位子とした種々二核白金(II)錯体の合成と光触媒機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊作，伊原悠貴，服部祥太，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第67回討論会
• [学会発表] 単核アルミニウムサイトを有するケギン型およびドーソン型ポリオキソメタレートを出発錯体に用いたヘテロポリ酸含有メソポーラスシリカの調製と気相系でのアルコールの脱水反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤大地，田邉友佑，宮前大亮，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第67回討論会
• [学会発表] 単核および二核アルミニウムサイトを有するケギン型ポリオキソメタレートを分子担体とした有機ジルコニウム化合物の合成と不均一系でのリノール酸の触媒的エステル化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤茜里，小笠原宰，鈴木俊作，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第67回討論会
• [学会発表] ケギン型およびドーソン型アルミニウム一置換ポリオキソメタレートを出発錯体に用いたポリオキソメタレート含有メソポーラスシリカの調製と気相系でのメタノールの脱水反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田邉友佑，加藤大地，宮前大亮，加藤知香
  • 学会等名: 第120回触媒討論会
• [学会発表] ケギン型二核白金(II)種配位ポリオキソメタレートの焼成による構造変換とトリエタノールアミン水溶液からの水素発生に対する光触媒特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青野剛輝，栗原秋博，加藤知香
  • 学会等名: 第120回触媒討論会
• [学会発表] ケギン型二核白金(II)種配位ポリオキソメタレートを焼成処理することで得られた水溶性白金種を触媒とした可視光照射下でのメタノール水溶液からの水素発生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 栗原秋博，青野剛輝，加藤知香
  • 学会等名: 第120回触媒討論会
• [学会発表] Hydrogen evolution from aqueous triethanolamine solution under visible-light irradiation using Keggin-type platinum(II)-coordinated polyoxotungstates as co-catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsaku Suzuki, Chika Kato, Rie Yamashita
  • 学会等名: The 8th Japan-China Workshop on Environmental Catalysis and Eco-Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Syntheses of organozirconium complexes with Keggin-type mono- and di-aluminum-substituted polyoxotungustates and catalytic performances for esterification of fatty acids (2017)
  • 著者名/発表者名: Akari Kondo, Tsukasa Ogasawara, Shunsaku Suzuki, Chika Kato
  • 学会等名: The 8th Japan-China Workshop on Environmental Catalysis and Eco-Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Lewis acid catalysis of organozirconium complexes with Keggin-type mono-aluminum-substituted polyoxotungstates for esterification of fatty acids with methanol (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Ogasawara, Chika Nozaki Kato
  • 学会等名: SU international symposium
  • 発表場所: 静岡大学(静岡県静岡市)
  • 国際学会
• [学会発表] ゲルマニウムを中心元素としたケギン型二核白金(II)種配位ポリオキソメタレートの分子構造に対する焼成条件の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 栗原秋博, 青野剛輝, 加藤知香
  • 学会等名: 第119回触媒討論会
  • 発表場所: 首都大学東京(東京都八王子市)
• [学会発表] ビス(ハプト5-シクロペンタジエニル)ジルコニウム種担持ケギン型アルミニウム一置換ポリオキソメタレートを固体触媒とした脂肪酸のエステル化反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小笠原宰, 加藤知香
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県盛岡市)
• [学会発表] 5種類のケギン型二核白金(II)種配位ポリオキソメタレートを助触媒とした可視光照射下での水からの水素発生 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊作, 伊原悠貴, 加藤知香
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県盛岡市)
• [学会発表] ケギン型二核白金(II)種配位ポリオキソメタレートを光触媒とした水からの水素発生に対する焼成条件の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青野 剛輝, 加藤 知香
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県盛岡市)
• [学会発表] ケギン型およびドーソン型アルミニウム一置換ポリオキソメタレートを含むメソポーラスシリカの調製と気相系でのメタノールの脱水反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田邉 友佑, 宮前 大亮, 加藤 知香
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県盛岡市)
• [学会発表] Keggin-Type platinum(II)-coordinated polyoxotungstates: syntheses, molecular structures, and photocatalytic performance for hydrogen evolution from water under visible light irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ihara, Shota Hattori, Koki Aono, Rie Yamashita, and Chika Nozaki Kato
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: ハワイ(米国)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] pH Dependence of molecular structures of Dawson-type tri-aluminum-substituted polyoxotungstates (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoko Aikawa, Toshifumi Kashiwagi, and Chika Nozaki Kato
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: ハワイ(米国)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] ドーソン型アルミニウム三置換ポリオキソメタレートの分子間水素結合形成過程に対するpHの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 相川素子・加藤知香
  • 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)
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] ケギン型二核白金(II)種配位ポリオキソメタレートの結晶構造に対する中心元素および対カチオンの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊作・伊原悠貴・服部祥太・加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第65回討論会
  • 発表場所: 奈良女子大学(奈良県)
  • 年月日: 2015-09-21
• [図書] Advanced Topics in Crystallization (2015)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Nami Ukai, Daisuke Miyamae, Shunya Arata, Toshifumi Kashiwagi
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: InTech
• [備考] 静岡大学教員データベース
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=10972&l=0&a=0
• [備考] Kato Labo
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~sckatou/index.html
• [産業財産権] 特許権 (2016)
  • 発明者名: 加藤知香
  • 権利者名: 加藤知香
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-04-08