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触媒活性サイトの空間組織が反応に及ぼす影響研究

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1456
補助金の研究課題番号 22J11458 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
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
研究機関富山大学

研究代表者

姚 杰  富山大学, 工学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードZeolite / Dimethyl ether / Carbonylation / Spatial Assembly / Copper
研究開始時の研究の概要

The collaborative process of different functional sites is called “relay” in catalysis, whose nature is tandem catalysis, which does not change the original reaction path. We proposed a reversal strategy for heterogenous catalysis by reconstruction of the reaction network for improving the catalytic activity.

研究実績の概要

The design of heterogeneous catalysts traditionally centers on modifying their intrinsic physicochemical properties or adjusting electron states with additives at the sub-nanoscale level. However, constructing an entirely new reaction network, which entails a qualitative shift in reaction efficiency by disrupting the existing network, poses significant challenges.
In this research year, we utilized a reverse strategy: detaching one component (Cu) from its parent catalyst (MOR zeolite) on a centimeter scale to successfully reconstruct a completely new reaction network, achieving markedly improved catalytic performance of a record-breaking percentage gain of 266% in the space-time yield of methyl acetate product during the carbonylation of dimethyl ether.
In-situ high-pressure Synchrotron Vacuum Ultraviolet Photoionization Mass
Spectrometry, in-situ TEM, and in-situ DRIFTS were employed to make the brand-
new reaction mechanism clear. The previously unreported vital intermediate, acetic anhydride, was discovered for the first time when employing the detaching style of Cu/SiO2//H-MOR.
This noteworthy discovery not only underscores its profound implications but also emphasizes its extensive potential for deployment in designing various heterogeneous catalysts, applicable across a diverse array of chemical reactions.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] C1 Chemistry: The Stories of Research and Applications from Toyama2024

    • 著者名/発表者名
      Yao Jie、Cao Fenghai、Han Yu、Wang Yang、Tan Li、Sun Jian、Yang Guohui、Shi Lei
    • 雑誌名

      Resources Chemicals and Materials

      巻: 3 号: 1 ページ: 62-92

    • DOI

      10.1016/j.recm.2023.08.004

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unveiling the Catalytic Role of Zeolite P1 in Carbonylation Reaction2024

    • 著者名/発表者名
      Fan Jiaqi、Yao Jie、Feng Xiaobo、Wang Chengwei、Shi Ying、Feng Haozhe、Gao Weizhe、He Yingluo、Guo Xiaoyu、Yasuda Shuhei、Yang Guohui、Tsubaki Noritatsu
    • 雑誌名

      Chem & Bio Engineering

      巻: 1 号: 2 ページ: 141-149

    • DOI

      10.1021/cbe.3c00101

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] K-doped CuO/ZnO with dual active centers of synergism for highly efficient dimethyl carbonate synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Han Han, Xue Ye, Jie Yao, Xinhua Gao, Jinghao Yu, Lisheng Guo, Jie Li
    • 雑誌名

      AIChE JOURNAL

      巻: 69 号: 10

    • DOI

      10.1002/aic.18158

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimizing interfacial interaction between Cu and metal oxides boosts methanol yield in CO2 hydrogenation2023

    • 著者名/発表者名
      Li Xiaojun、Xia Yudong、Xu Yangzhou、Li Haitao、Huang Jiangchao、Yao Jie、Zhao Heng、Gao Xinhua、Yu Jinghao、Guo Lisheng、Li Jie
    • 雑誌名

      Research on Chemical Intermediates

      巻: 49 号: 9 ページ: 3933-3950

    • DOI

      10.1007/s11164-023-05063-x

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ammonia pools in zeolites for direct fabrication of catalytic centers2022

    • 著者名/発表者名
      Jie Yao, Yingluo He, Yan Zeng, Xiaobo Feng, Jiaqi Fan, Shoya Komiyama, Xiaojing Yong, Wei Zhang, Tiejian Zhao, Zhongshan Guo, Xiaobo Peng, Guohui Yang*, Noritatsu Tsubaki
    • 雑誌名

      Nature Communnications

      巻: 13 号: 1 ページ: 935-945

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28606-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-Assembled Nano-Filamentous Zeolite Catalyst to Realize Efficient One-Step Ethanol Synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Jie Yao, Xiaobo Feng, Jiaqi Fan, Shoya Komiyama, Yasuharu Kugue, Xiaoyu Guo, Yingluo He, Guohui Yang, Noritatsu Tsubaki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 28 号: 59 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1002/chem.202201783

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A newfound ionic liquid with unprecedented activity for multiple base-catalyzed reactions2022

    • 著者名/発表者名
      Deng Wenjie、Yao Jie、Shi Lei、Wei Wensheng、Chen Fei、Xu Guangwen
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 427 ページ: 131955-131955

    • DOI

      10.1016/j.cej.2021.131955

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly thermally stable multi-porous calcium aluminum hydrotalcite catalyst for efficient carbonate synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Deng Wenjie、Yao Jie、Shi Lei
    • 雑誌名

      Fuel

      巻: 330 ページ: 125696-125696

    • DOI

      10.1016/j.fuel.2022.125696

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of zeolite morphologies on CO conversion to aromatics via a modified Fischer-Tropsch synthesis pathway2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Baizhang、Yao Jie、Wang Yang、Gao Weizhe、Kugue Yasuharu、Guo Xiaoyu、He Yingluo、Yang Guohui、Tsubaki Noritatsu
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Technology and Biotechnology

      巻: 98 号: 1 ページ: 98-105

    • DOI

      10.1002/jctb.7216

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A Newfound Zeolite Catalyst for Highly Efficient Carbonylation2024

    • 著者名/発表者名
      Yao, J., Yang, G., Tsubaki, N.
    • 学会等名
      13th Natural Gas Conversion Symposium (NGCS13)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ammonia Pools in Zeolites for Direct Fabrication of Catalytic Centers2023

    • 著者名/発表者名
      Yao, J., Yang, G., Tsubaki, N.
    • 学会等名
      InternationaConference on Clean and Efficient Utilization of Hydrocarbon Resources
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Newfound Zeolite Catalyst for Highly Efficient Carbonylation2022

    • 著者名/発表者名
      Yao J., Yang, G., Tsubaki, N.
    • 学会等名
      The 9th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT9)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Thermally Stable Multi-Porous Calcium Aluminum Hydrotalcite Catalyst for Efficient Carbonate Synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Yao J., Deng, W., Shi, L.
    • 学会等名
      5th International Conference on Applied Surface Science
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Research and Education

    • URL

      https://www.u-toyama.ac.jp/en-news/61763/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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