サポートベクターマシーンによる触媒設計の自動化

• 研究課題/領域番号: 22656183
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 島根大学 (2011); 東北大学 (2010)
• 研究代表者: 小俣 光司 島根大学, 総合理工学部, 教授 (70185669)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 2,530千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 触媒設計 / ETG反応 / Friedel-Crafts反応 / 元素物性値 / 主成分分析 / k-means法 / サポートベクターマシーン / ガウシアンプロセス回帰

研究概要

本研究の目的は,元素の物性値から触媒活性を推定する手法を確立し,触媒設計を自動化することである.従来の触媒科学では新規な触媒を見出す方法論は確立しておらず,偶然または絨毯爆撃的手法で見出された触媒も多い.触媒活性を決定する要因は様々であり,しかもそれらが複雑に関係しあっていることから活性の予測は困難とされてきた.近年,様々な元素を添加したモデル触媒を調製し,それらの物性値と触媒活性の関係を表す非線形回帰モデルを構築する手法により,それまで知られていない最適添加物が様々な触媒反応で発見されている.本研究では上記手法において,物性値やモデル触媒に含まれる元素の選択作業を自動化することで非線形回帰モデル構築全体の自動化を図った.さらにこの手法を用いて,エタノールからのガソリン生成反応に高活性を示す触媒の活性向上・寿命向上を検討した.

研究成果

• [雑誌論文] Screening of new additives to heteropoly acid catalyst for FriedelCrafts reaction by microwave heated HTS and by Gaussian process regression (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Omata
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen. 巻: vol.407 号: 1-2 ページ: 112-117
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2011.08.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of New Additives of Active-Carbon-Supported Heteropoly Acid Catalyst for FriedelCrafts Reaction by Gaussian Process Regression (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Omata
  • 雑誌名: Ind. Eng. Chem. Res. 巻: vol.50 号: 19 ページ: 10948-10954
  • DOI: 10.1021/ie102477y
  • 査読あり
• [雑誌論文] ハイスループットスクリーニングとデータマイニングによるFriedel-Crafts反応用ヘテロポリ酸触媒の担体および添加物の探索 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Omata
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 巻: 54 号: 2 ページ: 114-118
  • DOI: 10.1627/jpi.54.114
  • NAID: 10028224863
  • ISSN: 1346-8804, 1349-273X
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロ波加熱を用いるハイスループットスクリーニング反応器の開発とFriedel-Crafts反応用固体触媒の探索 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Omata, D. Nagao, M. Yamada
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 巻: 54 号: 1 ページ: 30-35
  • DOI: 10.1627/jpi.54.30
  • NAID: 10027974713
  • ISSN: 1346-8804, 1349-273X
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of Supports and Additives for Heteropoly Acid Catalyst for Friedel-Crafts Reaction by Means of High-throughput Screening and Data Mining (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Omata
  • 雑誌名: Journal of the Japan Petroleum Institute 巻: 54(2) ページ: 114-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Friedel-Crafts反応に対する4成分系酸化物のハイスループットスクリーニング (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Omata, Y. Yamzaki, Y. Kobayashi, M. Yamada
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 巻: 53 号: 5 ページ: 303-307
  • DOI: 10.1627/jpi.53.303
  • NAID: 10027627401
  • ISSN: 1346-8804, 1349-273X
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Response Surface Method using Rapid Screening, Support Vector Machine, and Multiple Regression on the Acidity and Activity of Si-Al-Zr Ternary Oxide (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Omata, Y. Yamazaki, Y. Kobayashi, M. Yamada
  • 雑誌名: J. Combi. Chem. 巻: vol.12, No.4 号: 4 ページ: 435-444
  • DOI: 10.1021/cc900188g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Response Surface Method using Rapid Screening, Support Vector Machine, and Multiple Regression on the Acidity and Activity of Si-Al-Zr Ternary Oxide (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Omata
  • 雑誌名: Journal of Combinatorial Chemistry 巻: 12(4) ページ: 435-444
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-throughput screening of quaternary oxides for Friedel-Crafts reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Omata
  • 雑誌名: Journal of the Japan Petroleum Institute 巻: 53(5) ページ: 303-307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of HTS Reactor Using Microwave Heating and Screening of Solid Catalysts for Friedel-Crafts Reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Omata
  • 雑誌名: Journal of the Japan Petroleum Institute 巻: 54(1) ページ: 30-35
  • 査読あり
• [学会発表] 元素物性値からの触媒性能の推定(2)マイクロ波加熱を用いるHTSによるFriedel-Crafts反応用触媒の探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小俣光司
  • 学会等名: 第40回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 神戸(神戸国際会議場)
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] 元素物性値からの触媒性能の推定(2)マイクロ波加熱を用いるHTSによるFriedel-Crafts反応用触媒の探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小俣光司
  • 学会等名: 第40回石油・石油化学討論会1A22
  • 発表場所: 神戸(神戸国際会議場)
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] 元素物性値からの触媒性能の推定(1)応答曲面推定のためのラジアル基底関数とサポートベクターマシーンの比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小俣光司
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会
  • 発表場所: 京都(同志社大学)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 元素物性値からの触媒性能の推定(1)応答曲面推定のためのラジアル基底関数とサポートベクターマシーンの比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小俣光司
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会P301
  • 発表場所: 京都(同志社大学)
  • 年月日: 2010-09-08
• [図書] Facile tool for prediction of cat-alytic activity in "Artificial Neural Net-works" (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Omata
  • 出版者: INTECH
• [図書] "Facile tool for prediction of catalytic activity" in "Artificial Neural Networks" (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Omata
  • 出版者: INTECH, ISBN : 978-953-307-243-2