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超臨界流体法による多孔性配位高分子-ナノ粒子複合体の創製とその工業的利用技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06850
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 反応工学・プロセスシステム
研究機関久留米工業高等専門学校

研究代表者

松山 清  久留米工業高等専門学校, 生物応用化学科, 准教授 (40299540)

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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード超臨界流体 / 多孔性配位高分子 / 金属有機構造体 / ナノ粒子 / バイメタルナノ粒子 / 金属-有機骨格体 / 超臨界含浸
研究成果の概要

超臨界含浸法を用いて、多孔性配位高分子MIL-101(Cr)のメソ孔へ貴金属ナノ粒子を固定化し、その触媒活性等について評価した。超臨界含浸法を用い、酢酸パラジウムを前駆体とすることで、触媒活性の高いPdナノ粒子をMIL-101(Cr)のメソ孔内に固定化することができた。さらに触媒活性の高いナノ粒子の固定化技術を提案するために、Pd-Ruバイメタルナノ粒子の固定化についても検討した。MIL-101(Cr)に固定化されたPd-Ruバイメタルナノ粒子は、多孔質シリカに比べて高い活性を有することもわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で提案した超臨界含浸技術を用いる多孔質材料のメソ孔を反応場とするナノ粒子の合成技術は、規則正しい細孔構造を有する多孔性配位高分子(PCP)/金属有機構造体(MOF)への応用が可能であり、PCP/MOFの新たな利用方法を開拓できる可能性を秘めている。実際にPd-Ru複合ナノ粒子を固定化したMIL-101(Cr)は、COの酸化反応に対して、100℃程度での比較的低温においてCOの除去を達成できることができ(PdやRuのみでは200℃)、さらなる高活性を有する複合粒子の合成技術の可能性を有することから、その工業材料への応用が期待できる。

報告書

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

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Antibacterial and antifungal properties of Ag nanoparticle-loaded cellulose nanofiber aerogels prepared by supercritical CO2 drying2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Kiyoshi、Morotomi Kanae、Inoue Sakura、Nakashima Megumi、Nakashima Hiroyuki、Okuyama Tetsuya、Kato Takafumi、Muto Hiroyuki、Sugiyama Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Supercritical Fluids

      巻: 143 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2018.08.008

    • 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] Supercritical fluid processing for metal?organic frameworks, porous coordination polymers, and covalent organic frameworks2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Kiyoshi
    • 雑誌名

      The Journal of Supercritical Fluids

      巻: 134 ページ: 197-203

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2017.12.004

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supercritical fluid-assisted immobilization of Pd nanoparticles in the mesopores of hierarchical porous SiO 2 for catalytic applications2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Kiyoshi、Tanaka Shota、Kato Takafumi、Okuyama Tetsuya、Muto Hiroyuki、Miyamoto Riichi、Bai Hong-zhi
    • 雑誌名

      The Journal of Supercritical Fluids

      巻: 130 ページ: 140-146

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2017.07.032

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 亜臨界・超臨界水の工業的利用技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 雑誌名

      スマートプロセス学会誌

      巻: 6 ページ: 206-210

    • NAID

      130007542755

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supercritical fluid-assisted immobilization of Pd nanoparticles in the mesopores of hierarchical porous SiO2 for catalytic applications2017

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuyama, S.Tanaka, T.Kato, T.Okuyama, H.Muto, R.Miyamotoe, H.Bai
    • 雑誌名

      The Journal of Supercritical Fluids

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Catalytically active Pt nanoparticles immobilized inside the pores of metal organic framework using supercritical CO2 solutions2016

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuyamaa,M.Motomura, T.Kato, T.Okuyama, H.Muto
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 225 ページ: 26-32

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2015.12.005

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超臨界含浸法による二段階細孔シリカDPSへのバイメタルナノ粒子触媒の固定化技術の実用化2019

    • 著者名/発表者名
      松山清, 大場望未, 中村光児, 奥山哲也, 武藤浩行
    • 学会等名
      平成30年度先進的技術に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界流体含浸法によるPd-Ru複合粒子の合成2019

    • 著者名/発表者名
      松山清、奥山哲也、武藤浩行
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界含浸法による高触媒活性を有するバイメタルナノ粒子の製造技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 学会等名
      イノベーション・ジャパン2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Supercritical fluid-assisted formation of Pd-Ru bimetallic nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuyama, N.Tomiyasu, T.Okuyama, H.Muto
    • 学会等名
      8th International Symposium on Molecular Thermodynamics and Molecular Simulation (MTMS '18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高圧二酸化炭素中での超音波照射を用いたロイシンの親水性シリカナノ粒子によるコーティング2018

    • 著者名/発表者名
      松山清, 鶴岡茜, 根本裕太, 西ノ宮武
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素乾燥法によるセルロースナノファイバー-Agナノ粒子複合体の調製2018

    • 著者名/発表者名
      中村光児, 松山清, 中島めぐみ, 中嶌裕之, 奥山哲也, 武藤浩行, 杉山浩之
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界流体含浸法による高触媒活性を有するバイメタルナノ粒子の合成2018

    • 著者名/発表者名
      富安範行, 松山清, 奥山哲也, 武藤浩行
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Modification and composite formation of metal-organic framework(MOF) and porous coordination polymer(PCP) using supercritical CO22018

    • 著者名/発表者名
      K.Matsuyama, T.Okuyama, H.Muto
    • 学会等名
      The 5th international symposium on Aqua Science and Water Resources ISASWR'17
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界流体法による多孔性配位高分子材料の実用化技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 学会等名
      平成29年度全国高専フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界流体を用いたナノ材料の微細加工技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 学会等名
      イノベーション・ジャパン2017-大学見本
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界CO2を用いた金属有機構造体へのナノ粒子の固定化2018

    • 著者名/発表者名
      松山清、奥山哲也、武藤浩行
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界流体を用いた含浸法によるナノ粒子の固定化技術2017

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 学会等名
      平成28年度JST-国立高等専門学校機構新技術説明会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-02-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノフルイドとしての超臨界流体を用いたナノ粒子の分散・固定化・複合化2016

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 学会等名
      イノベーション・ジャパン2016~大学見本市~
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界流体法による多孔性配位高分子材料の実用化技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      松山清
    • 学会等名
      平成28年度全国高専フォーラム
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] パラジウム-ルテニウム複合微粒子を用いた触媒およびその製造方法2017

    • 発明者名
      松山清、白志鴻志、宮本利一
    • 権利者名
      国立高等専門学校機構、株式会社エスエヌジー
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-151745
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 金属ナノ粒子担持方法及びその装置2016

    • 発明者名
      阿川義昭、松山清、畠山義清
    • 権利者名
      アドバンス理工(株)、千葉大学、国立高等専門学校機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 金属ナノ粒子担持法及びその装置2016

    • 発明者名
      阿川義昭, 松山清, 阿川義清
    • 権利者名
      国立高等専門学校機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-228384
    • 出願年月日
      2016-11-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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