| 研究課題/領域番号 |
21K04994
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
奥村 光隆 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40356712)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 触媒表面の構造活性相関 / 貴金属クラスター / 理論計算 / 酸素分子活性化 / ソフトルイス酸的触媒反応 / 貴金属担持クラスター触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
実在系の金属クラスター担持触媒表面のモデル化は、実触媒の構造を詳細に検討して構築する。特に
【a】クラスターまたは単原子と担体の接合構造
【b】酸化物担体などの露出表面の特定方位面が有する表面原子の配列様式
の2点が、還元性ガスによって化学量論比からずれた表面状態が生成したり、反応ガスに存在する物質の吸着によって、活性点が変化させられる。これらを理論計算の観点から明確化する。
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| 研究実績の概要 |
酸素活性化機構に関してはプロピレン部分酸化反応を元に、表面の還元状態の生成による酸素分子の活性化と活性酸素種の生成を、金クラスター担持チタノシリケートモデル表面で検討を行い、従来のルチルおよびアナターゼ表面との比較検討を行い、触媒活性の違いに関する重要な知見を得ることが出来た。これらは、主に活性酸素種であるOOH種が生成する活性化障壁とOOH種が分解する活性化障壁の違いで結論づけられるというものであった。特に、チタノシリケート表面では、TiOOH種の生成がアナターゼ型TiO2表面よりも生成に関する活性化障壁が高くなり、低温での反応の侵攻が低下することが示唆された。さらに、孤立したTi原子上で生成するTiOOH種は、近傍にTi種が存在しないことにより分解が抑制されることも明らかとなった。
クラスターとヘテロ接合の効果の検討に関しては、アリルアルコールの異性化反応において非化学量論表面でのアルコールからのプロトン引き抜きの効果を検討し、この表面での異性化反応の振興について検討をおこなった。その結果、塩基性を有する表面において、異性化が進行しやすくなることを明らかにした。現時点では、金属欠損を用いて非化学量論比のスラブを構築している。さらに1，3－DABEの1，4－DABEへの異性化反応において界面の正電荷を有するサイトの検討を行っているが、これに関しては、ジルコニアにおける活性化が、クラスターサイズが大きくなると活性化障壁が上昇し、反応が進行しにくくなるという結果を得ることが出来た。
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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
酸素活性化に関しては、研究の進捗は概ね順調である。異性化反応に関しては、少し進捗が遅いところもあるが、機械学習ポテンシャルの研究は、すでに成功しているので、全体としては概ね順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、論文発表が遅延しているため、本年度は論文執筆を優先するとともに、異性化反応に関して、さらに詳細に検討を行う予定である。1，3－DABE異性化反応において、実際の触媒反応と異なる状態を検討していることに起因することが考えあれるため、実際の実験で付与されている酸素分子の添加を検討し、引き続いて検討を行っていく予定である。またアリルアルコールの異性化反応に関しては、他の担体での比較を行うとともに、酸素原子付加による非化学量論表面のスラブを構築し、触媒活性を比較することとする。
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