| 研究課題/領域番号 |
19KK0126
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
高鍋 和広 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20519730)
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| 研究分担者 |
吉田 真明 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00582206)
品川 竜也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90850222)
岸本 史直 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00835738)
小畑 圭亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80943589)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | シンクロトロン放射光 / オペランド測定 / X線吸収分光 / 固体触媒 / オペランド解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究計画は反応中動的に変化する触媒表面の状態や反応メカニズムを理解することを目的として、反応雰囲気中でのオペランド測定を可能にするシンクロトロン放射光を用いた実験に関するものである。取り扱う触媒反応は、主にエネルギー問題解決に直結する人工光合成に係る反応を選択し、その反応中触媒状態を直接測定する。日本側は触媒反応・分光学解析に精通した研究者で構成し、当該測定を海外共同研究者が所属するアメリカ合衆国の放射光施設SLACにて協力して行う。これにより本国際共同研究関係をより強固なものとし、かつ触媒化学の理解とそれに基づいた高活性・高選択性・高寿命を示す新規触媒材料の創製を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、反応中実際に機能している触媒活性点の状態や反応メカニズムの理解を行うため、反応雰囲気中でのoperando測定を可能にするシンクロトロン放射光を用いた実験をスタンフォードSLACのチームと確立させ、触媒化学の理解とそれに基づいた高活性・高選択性・高寿命を示す新規触媒材料の創製を目指すことである。取り扱う触媒反応は、エネルギー問題解決に直結する高温メタン反応と、二酸化炭素還元電極反応を取り上げて研究を進めている。
本年度は、昨年度に引き続き、スタンフォードSLACのチームとの共同研究を通して、高温熱触媒反応と室温電極触媒反応のその場測定装置に関して、実験データを解析し、論文化を推進した。昨年度までに、実験手法の確立はほぼ完了し、さらに解析に重点をあてて、データフィッティングと密度汎関数を取り入れた構造解析との組み合わせを行ってきた。昨年度までに高温ラジカル反応と二酸化炭素電極還元に関わる2報の論文化を完成し投稿完了、本年度はさらに二酸化炭素電極の大電流反応に関する1報の論文を投稿、掲載された。本年度は、残念ながらSLACで起きた事故のため、研究施設全体のシャットダウンが長期にわたり、学生の派遣は行うことがかなわなかったが、オンラインの会議を通じて情報交換と高いレベルでのディスカッションを行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ハイインパクトなジャーナルにすでに3報論文を掲載しており、極めて順調であるがCOVID-19とSLACの事故の影響で、人材交流が滞っており、ぜひ2024年度は学生を交流させたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は、改めて、対象とする反応と触媒、またその観測技術を確立させたNear Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy (NAP-XPS)の装置、および電極触媒としてX-ray Absorption Spectroscopy (XAS)の測定装置を利用しながら、新たな挑戦を行っていく。現在博士課程の学生1名を派遣予定であり、ハイインパクトなジャーナルへの論文掲載を狙っていく。
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