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親/疎水性ナノ空間を併せ持つ有機-無機ハイブリッド型多孔体の開発と触媒への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H04569
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
研究機関北九州市立大学

研究代表者

山本 勝俊  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (60343042)

研究分担者 池田 拓史  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60371019)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード有機ー無機ハイブリッド / 多孔体 / 親疎水性 / 自己組織化 / 粉末X線回折 / 構造解析 / 触媒 / 両親媒性 / 多孔質材料 / 層状化合物 / 脂質二重層 / ゼオライト / 有機-無機ハイブリッド / 疎水性
研究成果の概要

研究代表者らが開発した特異な有機-無機ハイブリッド型多孔体KCS-2の研究成果を利用・発展させ、新規材料の創製と応用について検討した。原料とする有機シランや合成時に共存させる無機あるいは有機物質を変化させることにより、様々な構造・化学組成を有する新規物質が得られ、いくつかについては結晶構造の解明に成功した。細孔を有する物質も得られており、特異な吸着剤や触媒担体、ブレンド材などとしての応用が期待できる。KCS-2をイオン交換することにより固体酸性が発現することを見いだし、遷移金属種の導入にも成功した。しかし得られた物質は構造安定性が低く、触媒として利用できる反応系を見いだすことはできなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により多様な結晶構造・化学組成を有する新規有機-無機ハイブリッド物質を創製することができた。その特異な構造・表面特性を活かし、吸着・分離剤や高分子材料への添加剤の開発、あるいは錯体触媒の固定を通じた新しい触媒プロセスの開発など、今後の幅広い応用・展開が期待できる。両親媒性を有する原料の自己組織化を利用した本研究の合成手法は、他の様々な材料合成にも容易に適用でき、今後の材料開発研究への発展にも寄与できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (41件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Novel crystalline organic?inorganic hybrid silicate material composed of the alternate stacking of semi-layered zeolite and microporous organic layers2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Katsutoshi、Ikeda Takuji、Tsukamoto Yusuke、Nakaoka Takuma
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 5 ページ: 2641-2644

    • DOI

      10.1039/c8ra09908a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis, crystal structure and physicochemical properties of organic-inorganic compounds KCS-3 and KCS-42019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuji、Nakaoka Takuma、Yamamoto Katsutoshi
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 284 ページ: 16-24

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2019.04.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 両親媒性ナノ空間を持つ有機・無機ハイブリッド多孔体KCS-22018

    • 著者名/発表者名
      池田拓史、山本勝俊
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 60 ページ: 225-226

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アルカリ土類金属含有多孔質シリケートを経由するゼオライト合成ルート開発の展望2018

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊、池田拓史
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 60 ページ: 266-272

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヘテロ配位金属種の導入による結晶性ナノ多孔体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 10 ページ: 749-754

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Na2ZnSn5 Dimorphs with Na Atoms Disordered in Tunnels2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kanno, Takahiro Yamada, Takuji Ikeda, Hideaki Nagai, Hisanori Yamane
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 29 号: 2 ページ: 859-866

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.6b04896

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The microporous aluminosilicate with 12-, 12-, and 8-ring pores and isolated 8-ring channels2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nakazawa, T. Ikeda (C.A.), H. Hiyoshi, Y. Yoshida, S. Inagaki and Y. Kubota
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 号: 23 ページ: 7989-7997

    • DOI

      10.1021/jacs.7b03308

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helical disorder of sodium atom in the tunnel structure of thermoelectric compound Na2+xGa2+xSn4-x2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, T. Yamada and H. Yamane
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 121 号: 37 ページ: 20141-20149

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b05727

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マルチプローブを使った規則性ナノ空間物質の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      「ナノ多孔性材料とその産業応用」に関する先導的研究開発委員会第12回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of crystalline organic-inorganic hybrid silicates from terminal organosilanes2018

    • 著者名/発表者名
      Katsutoshi Yamamoto, Takuji Ikeda, Yusuke Tsukamoto, Takuma Nakaoka
    • 学会等名
      ZMPC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal structures of organic-inorganic hybrid compounds KCS-3 and KCS-52018

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ikeda, Yusuke Tsukamoto, Takuma Nakaoka, Katsutoshi Yamamoto
    • 学会等名
      ZMPC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体NMRと粉末X線回折による有機-無機ハイブリッド化合物のab-initio 結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田拓史、塚本悠介、山本勝俊
    • 学会等名
      第63回固体NMR・材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Naを内包したトンネル構造を有するジントル相のディスオーダ2018

    • 著者名/発表者名
      山田高広、菅野雅博、池田拓史、永井秀明、高津浩、陰山洋、山根久典
    • 学会等名
      第15回日本熱電学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Naを内包したトンネル構造を有するジントル化合物のディスオーダ2018

    • 著者名/発表者名
      山田高広、菅野雅博、池田拓史、永井秀明、高津浩、陰山洋、山根久典
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 末端有機基を持つ有機-無機ハイブリッド型多孔体の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊, 池田拓史, 塚本悠介
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機シランの自己組織化による有機-無機ハイブリッド型多孔体合成2018

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊, 池田拓史
    • 学会等名
      第48回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GCMC法による新型ゼオライトYNU-5の12員環と8員環ミクロ孔との識別2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣怜史、吉田友香、中澤直人、池田拓史、仲井和之、窪田好浩
    • 学会等名
      第32回日本吸着学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゼオライトの粉末X線構造解析と解析ソフトウエア高度化への貢献2018

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      日本結晶学会 2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 粉末X線回折と固体NMRを用いた有機-無機ハイブリッド化合物のab-initio構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田拓史、塚本悠介、山本勝俊
    • 学会等名
      日本結晶学会 2018年度年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spiro-5を持つ新規12員環ジンコリソシリケート2018

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊, 池田拓史, 今津舞香
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムイオン交換および酸処理したゼオライトYNU-5の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      池田拓史、吉田友香、中澤直人、稲垣怜史、窪田好浩
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高異方性構造ユニットによるゼオライトナノシートの実用的合成2018

    • 著者名/発表者名
      津野地直、池田拓史、日吉範人、可愛川和希、山崎義貴、今榮一郎、定金正洋、佐野庸治
    • 学会等名
      第34回ゼオライト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機-無機ハイブリッド型多孔体の来し方行く末2018

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊
    • 学会等名
      触媒学会規則性多孔体研究会第23回セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] p型のNa2+xGa2+xSn4-xの合成と熱電特性2018

    • 著者名/発表者名
      山田高広、池田拓史、永井秀明、山根久典
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春期学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 有機-無機ハイブリッド型多孔体KCS-2 の酸性質の評価2018

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊、中岡琢磨、池田拓史
    • 学会等名
      触媒学会第121回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 結晶性有機‐無機ハイブリッド型新規層状アルミノシリケートの合成と物性評価2017

    • 著者名/発表者名
      塚本悠介、中岡琢磨、池田拓史、山本勝俊
    • 学会等名
      石油学会第66回研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性多孔体KCS-2の物性2017

    • 著者名/発表者名
      塚本悠介、池田拓史、山本勝俊
    • 学会等名
      石油学会第66回研究発表会JPIJS若手研究者のためのポスターセッション
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 架橋有機シランを用いた有機‐無機ハイブリッド型シリケートの開発2017

    • 著者名/発表者名
      山本康司、中岡琢磨、池田拓史、山本勝俊
    • 学会等名
      石油学会第66回研究発表会JPIJS若手研究者のためのポスターセッション
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] リートベルト解析の実際 実験室系X線回折計による測定と解析2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      日本結晶学会講習会「粉末X線解析の実際」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機結晶解析の実際,解析における注意と手順,構造モデルの導出と精密化2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      日本結晶学会講習会「粉末X線解析の実際」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric Zintl compounds with Na atoms disordered in tunnel frameworks2017

    • 著者名/発表者名
      山田高広、菅野雅博、池田拓史、永井秀明、山根久典
    • 学会等名
      36th International Conference on Thermoelectrics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゼオライト合成の基礎の基礎2017

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第25回ゼオライト夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 規則性ナノ空間材料の結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第25回ゼオライト夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Na2+xGa2+xSn4-xの緻密焼結体の作製と熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      山田高広、池田拓史、永井秀明、山根久典
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Na2+xGa2+xSn4-xの緻密バルク体の作製と熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      山田高広、池田拓史、永井秀明、山根久典
    • 学会等名
      第14回日本熱電学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性を有する有機-無機ハイブリッド多孔体の酵素反応への応用2017

    • 著者名/発表者名
      松浦俊一、池田拓史、山本勝俊
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 有機‐無機ハイブリッド型層状アルミノシリケート材料の合成とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      塚本悠介、池田拓史、山本勝俊
    • 学会等名
      第47回石油・石油化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノチャンネルをもつ大環状芳香族分子の結晶によるリチウムイオン電池の大容量負極材料2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤宗太、宇根元篤、池田拓史、折茂真一、磯部寛之
    • 学会等名
      第58回電池討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 有機-無機ハイブリッド型層状物質の結晶化2017

    • 著者名/発表者名
      山本勝俊、塚本悠介、中岡琢磨、山本康司、池田拓史
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第33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] 実空間法を用いた有機-無機ハイブリッド化合物の結晶構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史、塚本悠介、中岡琢磨、山本勝俊
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第33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] BVS3Dマッピングによるナノ細孔中のアルカリ金属イオンの分布と拡散経路の推定2017

    • 著者名/発表者名
      池田拓史
    • 学会等名
      日本ゼオライト学会第33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] 末端有機基を持つ有機-無機ハイブリッド型アルミノシリケートの合成とその物性2016

    • 著者名/発表者名
      塚本悠介、池田卓史、中岡琢磨、山本勝俊
    • 学会等名
      日本エネルギー学会西部支部第1回学生・若手研究発表会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機-無機ハイブリッド多孔質材料KCS-2 の物性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中岡琢磨、池田卓史、山本康司、山本勝俊
    • 学会等名
      日本エネルギー学会西部支部第1回学生・若手研究発表会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 末端有機シランを用いた新規層状シリケート材料の合成2016

    • 著者名/発表者名
      塚本悠介、池田卓史、中岡琢磨、山本勝俊
    • 学会等名
      第46回石油・石油化学討論会
    • 発表場所
      京都リサーチパーク(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性多孔体KCS-2の触媒への応用2016

    • 著者名/発表者名
      中岡琢磨、山本康司、山本勝俊
    • 学会等名
      第46回石油・石油化学討論会
    • 発表場所
      京都リサーチパーク(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Microporous Crystalline Aluminosilicate Film with Amphiphilic Adsorption Properties2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Nakaoka, Takuji Ikeda, Ami Irisa, Miki Kawano, Katsutoshi Yamamoto
    • 学会等名
      Advances in Functional Materials 2016
    • 発表場所
      International Convention Centre Jeju (Jeju, South Korea)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機シランを用いた有機‐無機ハイブリッド材料の合成2016

    • 著者名/発表者名
      中岡琢磨、山下耕平、池田卓史、山本勝俊
    • 学会等名
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性多孔体KCS-2の合成条件の検討2016

    • 著者名/発表者名
      中岡琢磨、山下耕平、池田卓史、山本勝俊
    • 学会等名
      石油学会第65回研究発表会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機シラン化合物を用いた新しい有機-無機ハイブリッド多孔質材料の合成2016

    • 著者名/発表者名
      中岡琢磨、池田卓史、山本勝俊
    • 学会等名
      石油学会第65回研究発表会JPIJS若手研究者のためのポスターセッション
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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