サイズ・形状が制御された触媒粒子を内包するためのメソ多孔体調製

• 研究課題/領域番号: 15K14223
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 山田 裕介 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30358270)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: メソ多孔体 / シリカナノ粒子 / アンモニアボラン / 光触媒 / 水素発生 / シリカナノ粒子集合体 / 水の酸化

研究成果の概要

球状のシリカナノ粒子の集合体を利用してできるメソ多孔体の内部に、その細孔よりも大きな触媒ナノ粒子であっても内包できる簡便なコア-シェル触媒調製法を確立する。シリカナノ粒子の集合体を触媒担体として用いてミクロンサイズの酸化銅粒子を内包した複合化触媒を調製し、アンモニアボラン加水分解による水素発生反応への応用を検討した。その結果、シリカアルミナナノ粒子と酸化銅粒子の比率がその耐久性に大きな影響を及ぼすことがわかった。この複合化触媒は、複合化せずに酸化銅粒子のみを用いた場合に比べると繰り返し耐久性が約３倍に向上した。

研究成果

• [国際共同研究] 梨花女子大学(韓国)
• [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)
• [国際共同研究] 梨花女子大学(韓国)
• [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)
• [雑誌論文] 47.Photocatalytic water oxidation by persulphate with a Ca2+ ion-incorporated polymeric cobalt cyanide complex affording O2 with 200% quantum efficiency (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada, Kohei Oyama, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 24 ページ: 3418-3421
  • DOI: 10.1039/c7cc00199a
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 48.Dual Function Photocatalysis of Cyano-Bridged Heteronuclear Metal Complexes for Water Oxidation and Two-Electron Reduction of Dioxygen to Produce Hydrogen Peroxide as a Solar Fuel (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Aratani, Tomoyoshi Suenobu, Kei Ohkubo, Yusuke Yamada, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 24 ページ: 3473-3476
  • DOI: 10.1039/c7cc00621g
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 36.Efficient Photocatalytic Production of Hydrogen Peroxide from Water and Dioxygen with Bismuth Vanadate and a Cobalt(II) Chlorin Complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Mase, Masaki Yoneda, Yusuke Yamada, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: ACS Energy Lett. 巻: 1 号: 5 ページ: 913-919
  • DOI: 10.1021/acsenergylett.6b00415
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 38.Hydrogen Peroxide Used as a Solar Fuel in One-Compartment Fuel Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi and Yusuke Yamada
  • 雑誌名: ChemElectroChem 巻: 3 号: 12 ページ: 1978-1989
  • DOI: 10.1002/celc.201600317
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 14.Photocatalytic Hydroxylation of Benzene by Dioxygen to Phenol with a Cyano-Bridged Complex Containing FeII and RuII Incorporated in Mesoporous Silica-Alumina (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Aratani, Tomoyoshi Suenobu, Yusuke Yamada, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 号: 12 ページ: 5780-5786
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02909
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 16.Nanofabrication of a Solid-State, Mesoporous Nanoparticle Composite for Efficient Photocatalytic Hydrogen Generation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada, Hideyuki Tadokoro, Masood Naqshbandi, Maxwell J. Crossley, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: ChemPlusChem 巻: 81 号: 6 ページ: 521-525
  • DOI: 10.1002/cplu.201600148
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 6.Production of hydrogen peroxide by combination of semiconductor-photocatalysed oxidation of water and photocatalytic two-electron reduction of dioxygen (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Isaka, Yusuke Yamada, Kei Ohkubo, Tomoyoshi Suenobu, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 6 号: 48 ページ: 42041-42044
  • DOI: 10.1039/c6ra06814f
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Homogeneous and Heterogeneous Photocatalytic Oxidation of Water by Persulfate (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Fukuzumi, J. Jung, Y. Yamada, T. Kojima, W. Nam
  • 雑誌名: Chemistry An Asian Journal 巻: 11 号: 8 ページ: 1138-1150
  • DOI: 10.1002/asia.201501329
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 8.Seawater Usable for Production and Consumption of Hydrogen Peroxide as a Solar Fuel (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Mase, Masaki Yoneda, Yusuke Yamada, and Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 7 号: 1 ページ: 11470-11470
  • DOI: 10.1038/ncomms11470
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photocatalytic production of hydrogen peroxide from water and dioxygen using cyano-bridged polynuclear transition metal complexes as water oxidation catalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Isaka, K. Oyama, Y. Yamada, T. Suenobu, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Catal. Sci. Technol. 巻: 6 号: 3 ページ: 681-684
  • DOI: 10.1039/c5cy01845e
  • NAID: 120006368637
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal-free hydrogen evolution with nanoparticles derived from pyrene via two-photon ionization induced by laser irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohkubo, N. Kohno, Y. Yamada, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 57 ページ: 11515-11518
  • DOI: 10.1039/c5cc03501e
  • NAID: 120006576134
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High Catalytic Activity of Heteropolynuclear Cyanide Complexes Containing Co and Pt Ions for Visible-Light Driven Water Oxidation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, K. Oyama, Rachel Gates, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 19 ページ: 5613-5617
  • DOI: 10.1002/anie.201501116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Bottom-up and top-down methods to improve catalytic reactivity for photocatalytic production of hydrogen peroxide from water and dioxygen with a ruthenium complex and water oxidation catalysts (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Isaka, Satoshi Kato, Dachao Hong, Tomoyoshi Suenobu, Yusuke Yamada, Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 3 号: 23 ページ: 12404-12412
  • DOI: 10.1039/c5ta02446c
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Singlet Oxygen Generation from Li+@C60 Nano-Aggregates Dispersed by Laser Irradiation in Aqueous Solution (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ohkubo, N. Kohno, Y. Yamada, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 38 ページ: 8082-8085
  • DOI: 10.1039/c5cc01885d
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ni-Cu Alloy Nanoparticles Loaded on Various Metal Oxides Acting as Efficient Catalysts for Photocatalytic H2 Evolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, S. Shikano, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 5 号: 56 ページ: 44912-44919
  • DOI: 10.1039/c5ra04838a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High and Robust Performance of H2O2 Fuel Cells in the Presence of Scandium Ion (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, M. Yoneda, S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci. 巻: 8 号: 6 ページ: 1698-1701
  • DOI: 10.1039/c5ee00748h
  • NAID: 120006369780
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 架橋化蛋白質結晶の内部空間を利用した 光触媒水素発生のための複合触媒系の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋光 、下位卓也、安部聡、上野隆史 、山田裕介
  • 学会等名: 日本化学会第97回春季年会
  • 発表場所: 慶應大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Photocatalytic Water Oxidation Utilizing Polymeric Cyano-Bridged Metal Complexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada
  • 学会等名: 9th Asian and Oceanian Photochemistry Conference
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2016-12-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 天然光合成系を模倣した複合型光触媒水素発生系の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田裕介
  • 学会等名: 第119回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] 酸化還元不活性な金属イオンを含むプルシアンブルー類似体を触媒とする水の高効率光触媒酸化反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大山晃平、末延知義、山田裕介、福住俊一
  • 学会等名: 錯体化学会第66回討論会
  • 発表場所: 福岡大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] Mn錯体を触媒とする電気化学的シュウ酸酸化を利用した過酸化水素合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺島千尋、山田裕介
  • 学会等名: 第5回 JACI/GSCシンポジウム
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル神戸(兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-06-02
• [学会発表] Composite Photocatalysts Utilizing Interspaces of Nanoparticles Assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada
  • 学会等名: Nanostructured Photocatalysts and Catalysts
  • 発表場所: Osaka University（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-04-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Prussian Blue Analogues Containing Cobalt and Redox-Inactive Metal Ions As Highly Reactive Catalysts for Light-Driven Water Oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Oyama, Tomoyoshi Suenobu, Shunichi Fukuzumi, Yusuke Yamada
  • 学会等名: Nanostructured Photocatalysts and Catalysts
  • 発表場所: Osaka University（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-04-09
  • 国際学会
• [学会発表] 光エネルギーを利用した過酸化水素合成とその利用技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田裕介
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] Composite Catalysts for Photocatalytic H2 Evolution Utilizing Nanospaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada
  • 学会等名: Michael Nobel Symposium
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-03-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 複合型光触媒を用いた水素・過酸化水素合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田裕介
  • 学会等名: 第14回太陽エネルギー化学研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2016-03-03
  • 招待講演
• [学会発表] 人工光合成にかかわるナノ複合化触媒 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田裕介
  • 学会等名: 触媒学会西日本支部・ナノ構造触媒研究会合同講演会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府豊中市）
  • 年月日: 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Preparation of Nanocomposite Catalysts for Photocatalytic H2 Evolution Using an Organic Electron Donor Acceptor Linked Dyad and Metal Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yamada
  • 学会等名: ICMAT2015&IUMRS-ICA2015
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2015-07-01
  • 国際学会 / 招待講演