| 研究課題/領域番号 |
19H00843
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分27:化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
上田 渉 神奈川大学, 工学部, 教授 (20143654)
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| 研究分担者 |
定金 正洋 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10342792)
鎌田 慶吾 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40451801)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)
2021年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2020年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2019年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
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| キーワード | 結晶性複合酸化物 / 細孔性結晶 / 固体触媒 / ミクロ孔吸着 / 小分子反応 / 構造設計 / 計算化学 / 金属酸化物 / 無機合成 / 小分子活性化触媒 / 小分子 / 触媒化学 / 固体物質化学 / 物質合成化学 / 結晶構造 / 細孔構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遷移金属酸化物系で有機分子を取り込む全無機細孔構造結晶は少なく、ほとんどは我々が近年見いだした新物質である。この新物質は細孔性に起因した特異な触媒機能を発揮する。本研究では、全無機細孔構造結晶の遷移金属複合酸化物の合成を触媒機能集積の視点で展開し、元素の規則的空間配置制御に立脚した固体触媒構築の新しい触媒化学分野を切り開き、従来に無い触媒機能を創出することを目的とする。酸化物ユニットやサブユニットをもとにした計算科学的構造形成情報を指針に合成を展開して新たな物質合成法を実現し、細孔内構造でのメタン酸化、二酸化炭素還元、水からの酸素発生反応のような小分子の低温活性化と触媒反応を成立させる。
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| 研究成果の概要 |
新しい無機固体結晶を固体触媒化学の機能の視点からデザインし、無機合成化学的に結晶固体を生み出す方法論を開発し、実際に触媒機能発現の上で最も適切な構造である細孔性ユニットネットワーク型結晶を様々に合成し、同時にその著しい触媒機能を明確にした。具体的には、複数の元素からなる複合金属酸化物触媒を対象にし、触媒機能として必要な酸化還元性質、酸－塩基性質、選択吸着性質などの多元的触媒性質とそれぞれが効果的に協調できる元素の規則正しい空間配列を無機合成化学的に実現した。これにより従来の固体触媒を凌駕する性能を導き、また既存の工業触媒の根源を明らかにすることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、結晶構造をベースに金属元素が元素の特徴に基づき構造位置選択的に配置され、触媒機能を発揮する部分構造が形成され、これが効果的に触媒機能を発現、向上をもたらす現実が検証され、同時に触媒の母体である結晶構造の持つ重要性を改めて認識させるに至った。また、このような効果は単純な結晶構造体では期待できず、本研究の主題であるユニットネットワーク固体構造の持つ構造多様性が可能にしていることを強調する。現代社会が望んでいるより高機能な触媒の実現を速やかに可能にするため、本研究で生まれた新しいユニットネットワーク固体の登場を促す方法論は極めて重要であり、さらなる進展が期待される。
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