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広範な有機合成反応に高い触媒活性を示すメタルフリー窒素ドープカーボンの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06911
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 触媒・資源化学プロセス
研究機関北海道大学

研究代表者

藤田 進一郎  北海道大学, 工学研究院, 講師 (80156869)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード炭素触媒 / 触媒調製 / 固体塩基触媒 / 空気酸化 / 還元 / 触媒反応 / 炭酸ジメチル / 炭素 / ヒドラジン
研究成果の概要

出発物質の異なる種々の窒素ドープカーボンを調製し,メタノールと炭酸エチレンから炭酸ジメチルを合成するエステル交換反応を行った結果,活性炭担持ポリアニリンから調製した窒素ドープカーボンが,従来の報告例よりもかなり低い80℃でも高い活性を示し,極めて高い触媒活性を示すことが分かった。さらに,出発物質の異なる種々の窒素ドープカーボンの他の反応に対する触媒性能を調べた結果,メラミンから調製した窒素ドープカーボンがヒドラジンによるニトロベンゼン還元には最も高い活性を示すことが分かった。現段階ではこれらの活性とドープされた窒素の状態との関係は明らかにできなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は炭素と窒素を組み合わせることで,これらの化学的性質が広範に変わりうることを示している。まださらなる検討が必要な段階であるが,この機構を明らかにできれば,触媒化学への寄与は大きく,本研究の学術的意義は大きい。
触媒は様々な分野で重要な役割を果たしているが,これらの多くには高価な希少元素が含まれている。我国は希少元素の供給量減少,高価格化への対応が迫られている。まだ適応例は限られているが,安価で大量入手な容易な炭素を高価な希少元素の代替しうるという本研究の成果は,このような社会的要請に応えるものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Porous graphitic carbon nitride nanoplates obtained by a combined exfoliation strategy for enhanced visible light photocatalytic activity2019

    • 著者名/発表者名
      Wei Liua, Nobuhiro Iwasa, Shinichiro Fujita, Hitoshi Koizumi, Makoto Yamaguchi, Toshihiro Shimada
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 499 ページ: 143901-143901

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2019.143901

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen-Doped Activated Carbon as Metal-Free Catalysts Having Various Functions2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita Shin-Ichiro、Yoshida Hiroshi、Arai Masahiko
    • 雑誌名

      C

      巻: 3 号: 4 ページ: 31-31

    • DOI

      10.3390/c3040031

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Nitrogen-doped carbon as solid base catalyst for dimethyl carbonate production from ethylene carbonate and methanol2019

    • 著者名/発表者名
      Haruka Mori, Shinichiro Fujita
    • 学会等名
      8 th Asia-Pacific Congress on Catalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素ドープメタルフリー炭素触媒を用いたアルコールの選択的空気酸化反応-触媒調製条件の影響と貴金属触媒との比較-2018

    • 著者名/発表者名
      浅野沙也加,渡部博之,荒井正彦,藤田進一郎
    • 学会等名
      第27回化学工学・粉体工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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