| 研究課題/領域番号 |
20H02528
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
CHAIKITTISILP W. 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, 主任研究員 (70732048)
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| 研究分担者 |
茂木 堯彦 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (30794515)
袖山 慶太郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, グループリーダー (40386610)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
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| キーワード | ゼオライト / 多孔性材料 / データ科学 / 固体触媒 / ナノ空間 / 吸着等温線 / 固体酸触媒 / 触媒 / 炭化水素変換反応 / 計算機化学 / 酸触媒 / マテリアルズ・インフォマティクス / 空間解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゼオライト触媒材料を設計する際に理想的には、ある与えられた反応に対し、最適な骨格構造・化学組成・原子位置を有するゼオライトを選定し、合成条件を設定して実際に結晶化させることが望ましい。本研究では、データ駆動型アプローチによるオンデマンドゼオライト触媒合成手法を提案する。具体的に、活性領域近傍の「閉じ込め空間」と「アクセス可能な表面積」を推定する高速スクリーニング手法を提唱し、任意の反応に対して最も適切な活性点を持つゼオライトを見出す。これまでに我々が得てきた、構造化学、熱力学的安定性に基づくゼオライト合成手法と機械学習などのデータ科学手法を組み合わせることで、オンデマンド合成の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
従来の細孔記述子としては、表面積、細孔容積、細孔径が利用されているが、これらの記述子では詳細な細孔構造を十分に記述することができない。本研究では吸着等温線に基づき、多孔質と化学組成や原子配置等の化学的特性を同時に記述できる新しい記述子を開発した。また、この記述子の有効性を判断するために低級アルカン脱水素反応等を対象とし、反応プラットフォームを確立した。特定のゼオライト触媒は高収率を示すことから、高選択的、高活性、長寿命な触媒であることがわかった。今後は、新しい記述子を利用し、計算化学とデータ科学を合成技術と組み合わせることで、目的とする材料に対しデータ駆動設計・合成の実現が期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
低炭素社会・持続可能な社会を実現するために、高効率的資源循環・資源転換できる触媒材料は必要不可欠であり、与えられたニーズに適した触媒材料の設計的合成が重要である。特に、本研究では、理論科学や機械学習を含むデータ科学を組み合わせた計算機支援による材料合成を行い、新たな社会課題を解決する新規材料発見の加速が期待できる。
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