光照射下での表面電荷制御による分子認識能の発現と光触媒的選択水素化反応の実現

• 研究課題/領域番号: 16K14478
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 森 浩亮 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90423087)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: プラズモン / 選択水素化 / 選択的水素化 / プラズモン触媒 / 合金ナノ粒子 / 表面プラズモン共鳴 / 選択的水素化反応 / 分子認識能

研究成果の概要

本研究課題では、太陽エネルギーを利用し、高効率かつ選択的な水素化反応を駆動とする、全く新しい機能をもった光触媒の開発を行った。具体的にはプラズモニックAgナノ粒子とその表面に高分散に担持されたPdなどの触媒活性ナノ粒子からなる二元系合金ナノ粒子触媒を設計した。表面プラズモン共鳴誘起効果により、隣接した触媒活性Pd種の電子状態を制御することで特異的な分子認識能を発現させ、水素化反応速度の飛躍的な加速ならびに選択性の向上に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Enhancement of plasmonic activity by Pt/Ag bimetallic nanocatalyst supported on mesoporous silica in the hydrogen production from hydrogen storage material (2018)
  • 著者名/発表者名: P. Verma, K. Yuan, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 223 ページ: 10-15
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2017.05.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmonic Au@Pd Nanoparticles Supported on a Basic Metal-Organic Framework: Synergic Boosting of H2 Production from Formic Acid (2017)
  • 著者名/発表者名: Meicheng Wen, Kohsuke Mori, Yasutaka Kuwahara, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: ACS Energy Letters 巻: 2 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1021/acsenergylett.6b00558
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancement of Ag-based Plasmonic Photocatalysis in the Hydrogen Production from Ammonia Borane by the Assist of Single-Site Ti-Oxide Moiety within the Silica Framework (2017)
  • 著者名/発表者名: Priyanka Verma, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, and Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 23 号: 15 ページ: 3616-3622
  • DOI: 10.1002/chem.201604712
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Controlled synthesis of carbon-supported Co catalysts from single-sites to nanoparticles: characterization of the structural transformation and investigation of their oxidation catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nakatsuka, T. Yoshii, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 19 号: 7 ページ: 4967-4974
  • DOI: 10.1039/c6cp06388h
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shape Effect of MnO<i>_x</i>-Decorated CeO₂ Catalyst in Diesel Soot Oxidation (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Mori, Y. Miyauchi, Y. Kuwahara, and H. Yamashita
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 90 号: 5 ページ: 556-564
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170022
  • NAID: 130006770719
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Atom Ru Catalyst Bound on a Layered Double Hydroxide for Hydrogenation of CO2 to Formic Acid (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori, Tomohisa Taga, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 7 号: 5 ページ: 3147-3151
  • DOI: 10.1021/acscatal.7b00312
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Specific Enhancement of Activity of Carbon-supported Single-site Co Catalyst in the Microwave-assisted Solvent-free Aerobic Oxidation (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshii, K. Nakatsuka, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 789-791
  • DOI: 10.1246/cl.170118
  • NAID: 130005689359
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Surface Area Plasmonic MoO3-x: Rational Synthesis and Enhanced Ammonia Borane Dehydrogenation Activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Haibo Yin, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, Hefeng Cheng, Meicheng Wen, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A [Inside Front Cover] 巻: 5 号: 19 ページ: 8946-8953
  • DOI: 10.1039/c7ta01217a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phenylamine-functionalized mesoporous silica supported PdAg nanoparticles: a dual heterogeneous catalyst for the formic acid/CO2-mediated chemical hydrogen delivery/storage (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori, Shinya Masuda, Hiromasa Tanaka, K. Yoshizawa, Michel Che, and Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 34 ページ: 4677-4680
  • DOI: 10.1039/c7cc00864c
  • 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] Synthesis of Mesoporous Silica Supported Ag Nanorods-based Bimetallic Catalysts and Investigation of Their Plasmonic Activity under Visible Light Irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Priyanka Verma, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Catalysis Science & Technology 巻: 7 号: 12 ページ: 2551-2558
  • DOI: 10.1039/c7cy00321h
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design and Architecture of Metal Organic Frameworks for Visible Light Enhanced Hydrogen Production (2017)
  • 著者名/発表者名: Meicheng Wen, Kohsuke Mori, Yasutaka Kuwahara, Taicheng An, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 218 ページ: 555-569
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2017.06.082
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PdCuCr Ternary Nanoparticles Constructed in Situ within a Basic Resin: Enhanced Activity for the Dehydrogenation of Formic Acid (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori, Kohei Naka, Shinya Masuda, KKohei Miyawaki, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 9 号: 18 ページ: 2456-2462
  • DOI: 10.1002/cctc.201700595
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mesoporous Silica Supported PdAg Bimetallic Nanoparticles as a Plasmonic Catalyst for Chemoselective Hydrogenation of p-Nitrostyrene under Visible Light Irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Verma, M. Navlani-Garc&iacute;a, Y. Kuwahara, K. Mori, and H. Yamashita
  • 雑誌名: J. Chem. Sci. 巻: 129 号: 11 ページ: 1661-1669
  • DOI: 10.1007/s12039-017-1364-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of H2 from Ammonia Borane Solution Utilizing Surface Plasmon Resonance Enhancement of Photocatalytic Activity with Pd Nanoparticle Decorated-Cu2-xS Nanowires (2017)
  • 著者名/発表者名: P.-H. Liu, M. Wen, C.-S. Tan, M. Navlani-Garc&iacute;a, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita, L.-J, Chen
  • 雑誌名: Nano Energy 巻: 31 ページ: 57-63
  • DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.10.064
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-Noble-Metal Nanoparticle Supported on Metal-Organic Framework as an Efficient and Durable Catalyst for Promoting H2 Production from Ammonia Borane under Visible Light Irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Meicheng Wen, Yiwen Cui, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 8 号: 33 ページ: 21278-21284
  • DOI: 10.1021/acsami.6b04169
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design Strategy of Supported Metal Complexes on the Solid Matrices for Visible-Light-Driven Molecular Transformations (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal[Minireviews] 巻: 22 号: 32 ページ: 11122-11137
  • DOI: 10.1002/chem.201600441
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hydrogen Doped Metal Oxide Semiconductors with Exceptional and Tunable Localized Surface Plasmon Resonances (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Cheng, M. Wen, X. Ma, Y. Kuwahara, K. Mori, Y. Dai, B. Huang, H. Yamashita
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 巻: 138 号: 29 ページ: 9316-9324
  • DOI: 10.1021/jacs.6b05396
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of residual Zr on the catalytic oxidation property of skeletal Au prepared from Au-Zr amorphous alloy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ai Nozaki, Yasutomo Tanihara, Yasutaka Kuwahara, Tetsutaro Ohmichi,Kohsuke Mori, Takeshi Nagase, Hiroyuki Yasuda, Christophe Calers, Catherine Louis, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Material Chemistry A 巻: 4(21) 号: 21 ページ: 8458-8465
  • DOI: 10.1039/c6ta01963c
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pd/Ag and Pd/Au bimetallic nanocatalysts on mesoporous silica for plasmon-mediated enhanced catalytic activity under visible light irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Priyanka Verma, Yasutaka Kuwahara, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A [Inside Front Cover] 巻: 4 号: 26 ページ: 10142-10150
  • DOI: 10.1039/c6ta01664b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ru and Ru-Ni Nanoparticles on TiO2 Support as Extremely Active Catalysts for Hydrogen Production from Ammonia Borane (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori, Kohei Miyawaki, Hiromi Yamashita
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 6(5) 号: 5 ページ: 3128-3135
  • DOI: 10.1021/acscatal.6b00715
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ナノ細孔空間を利用したプラズモニック光触媒 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮、Priyanka Verma, 桑原泰隆、山下弘巳
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 67 ページ: 51-56
• [学会発表] 水素輸送のためのギ酸合成/分解触媒の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮
  • 学会等名: 平成28年度・大阪大学「物質・材料科学研究推進機構」講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-01-26
  • 招待講演
• [学会発表] Design of Nano-Catalysts for the Use of Formic Acid as a Renewable Hydrogen Storage Material (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori
  • 学会等名: OKCAT2017(Osaka-Kansai International Symposium on Catalysis)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 水素エネルギーの貯蔵/輸送のためのギ酸合成/分解触媒の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮
  • 学会等名: 平成29年度触媒学会西日本支部およびナノ構造触媒研究会合同セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Design of Nano-Catalysts for the use of Formic acid as a Hydrogen Energy Storage Material (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori
  • 学会等名: GREEN2016
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2016-12-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ギ酸からの水素生成を駆動する金属ナノ粒子触媒 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-09-22
  • 招待講演
• [学会発表] Design of Nano-Catalysts for Hydrogen Production from Formic Acid as an Energy Storage Material, International Symposium on Nanostrucured Photocayalysts and Catalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori
  • 学会等名: NPC2016
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2016-04-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hybrid Photocatalyst based on Metal Complex for Visible-light-driven Hydrogen Productionn (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Mori
  • 学会等名: 26nd IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2016-04-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=4266
• [備考]
  • URL: http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp1/MSP1-HomeJ.htm
• [産業財産権] 水素化触媒、水素化触媒の製造方法、及び水素キャリア物質の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 森浩亮, 山下弘巳
  • 権利者名: 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-255193
  • 出願年月日: 2016-12-28