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遷移金属化合物クラスターの気相反応を用いたメタン活性化に対する触媒活性点の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17K06918
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
研究機関株式会社コンポン研究所

研究代表者

平林 慎一  株式会社コンポン研究所, 研究部, 研究員 (60557750)

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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードクラスター / メタン活性 / 遷移金属 / 触媒 / メタン酸化 / 白金族金属 / 金属酸化物 / メタン活性化 / タングステン / 酸化物 / 窒化物 / 炭化物 / 金属クラスター / メタン
研究成果の概要

様々な遷移金属化合物クラスターの気相反応研究を行い、メタン分子のC-H結合活性化について調べた。タングステンクラスターはメタンに対してほぼ不活性であるが、炭素、窒素、酸素を添加することでメタンの活性化能が劇的に向上することが明らかとなった。また、イリジウムおよび白金の酸化物クラスターでもメタンの活性化が進行し、脱水素反応がみられた。さらに白金の2量体と3量体ではメタン酸化反応が起きていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

メタンの活性化はその強固なC-H結合のために難しく、純金属および金属化合物(炭化物、窒化物、酸化物)クラスターによる報告例はほとんどなかった。本研究ではタングステン化合物や白金酸化物など高い反応性をもつクラスターが発見されており、クラスターの特異的な性質を示す重要な知見を得ることができた。また、触媒の活性中心のモデルと考えられる気相クラスターの反応性を明らかにすることは触媒作用の基礎原理を解明する上でも意義があり、得られたクラスターの特徴を基盤とした革新的な触媒の開発へとつながる可能性がある。

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

    (10件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Activation of Methane by Tungsten Carbide and Nitride Cluster Cations2020

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi Shinichi、Ichihashi Masahiko
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: - 号: 26 ページ: 5274-5279

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.0c00749

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dehydrogenation of Methane by Partially Oxidized Tungsten Cluster Cations: High Reactivity Comparable to That of Platinum Cluster Cations2019

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi Shinichi, Ichihashi Masahiko
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 123 号: 32 ページ: 6840-6847

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.9b04606

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] タングステン酸化物クラスター上でのメタンの活性化2019

    • 著者名/発表者名
      市橋正彦、平林慎一
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 白金族金属酸化物クラスター正イオンとメタンとの反応2019

    • 著者名/発表者名
      平林慎一、市橋正彦
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Methane activation on tungsten compound clusters, WnXm+2019

    • 著者名/発表者名
      Ichihashi Masahiko, Shinichi Hirabayashi
    • 学会等名
      The 10th International Conference of ACCMS
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分的に酸化されたタングステンクラスター正イオンによるメタンの活性化2019

    • 著者名/発表者名
      平林慎一、市橋正彦
    • 学会等名
      ナノ学会第17回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 前周期遷移金属クラスターイオンとメタンとの反応:窒素および炭素原子導入の効果2018

    • 著者名/発表者名
      平林慎一、市橋正彦
    • 学会等名
      ナノ学会第16回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素、窒素、酸素添加によるタングステンクラスターイオンのメタン活性化能の向上2018

    • 著者名/発表者名
      平林慎一、市橋正彦
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] タンタルおよびタングステン窒化物クラスター正イオンによるメタンの活性化2018

    • 著者名/発表者名
      平林慎一、市橋正彦
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Activation of methane on metal clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Ichihashi, Shinichi Hirabayashi
    • 学会等名
      The 12th General Meeting of ACCMS-VO (Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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