準安定相鉄系複合酸化物の特異な結晶構造を利用した新規触媒材料の開発

• 研究課題/領域番号: 23685046
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 細川 三郎 京都大学, 実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点ユニット, 特定講師 (90456806)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円); 2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
• キーワード: 準安定相 / 鉄系複合酸化物 / ソルボサーマル法 / 燃焼触媒 / ナノ粒子

研究概要

六方晶構造を有する希土類―鉄複合酸化物（h-REFeO3）は準安定相構造であるが故に，常法では合成が困難である．本研究では，共沈法および錯体重合法で得られた前駆体の結晶化過程を詳細に検討することで，h-REFeO3の効率的・選択的な合成を試みた．その結果，焼成時間を調整することで単相のh-REFeO3が得られることを見出した．
飛躍的に高いC3H8燃焼活性を有する触媒開発を目指し，異種遷移金属で修飾したh-YbFeO3のソルボサーマル合成を検討した．Mn修飾h-YbFeO3は他の遷移金属を修飾したものより極めて高い活性を示し，貴金属触媒であるPd/Al2O3よりも高い活性を示すことを見出した．

研究成果

• [雑誌論文] Catalytic Properties of Mn-modified Hexagonal YbFeO_3: Noble-metal-free Combustion Catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, Y. Masuda, T. Nishimura, K. Wada, R. Abe, M. Inoue
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 43 号: 6 ページ: 874-876
  • DOI: 10.1246/cl.140141
  • NAID: 130004868196
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機溶媒中でのソルボサーマル反応を利用した金属酸化物ナノ結晶の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 雑誌名: 触媒 巻: 56 ページ: 8-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic Properties of Mn-modified Hexagonal YbFeO3: Noble-metal-free Combustion Catalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Saburo Hosokawa, Yuichi Masuda, Tatsuya Nishimura, Kenji Wada, Ryu Abe, Masashi Inoue
  • 雑誌名: Chem. lett. 巻: 印刷中
  • NAID: 130004868196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of metastable rare-earth iron mixed oxide with hexagonal crystal structure (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, S. Hosokawa, Y. Masuda. K. Wada, M. Inoue
  • 雑誌名: J. Solid State Chem 巻: 197 ページ: 402-407
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2012.08.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機溶媒中でのソルボサーマル法による金属酸化物ナノ結晶の低温合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 雑誌名: 機能材料 巻: 133 ページ: 31-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combustion activity of the Ru catalysts supported on hexagonal YbFeO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Masuda, S. Hosokawa, M. Inoue
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn 巻: 119 ページ: 850-854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combustion activity of the Ru catalysts supported on hexagonal YbFeO3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Masuda, Saburo Hosokawa, Masashi Inoue
  • 雑誌名: Journal of the Ceramics Society of Japan 巻: 119 ページ: 850-854
  • NAID: 130001310513
  • 査読あり
• [学会発表] ソルボサーマル合成したMn修飾YbFeO3触媒の炭化水素燃焼特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多田 稜平，細川 三郎，寺村 謙太郎，田中 庸裕
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋市
• [学会発表] 六方晶YbFeO_3担持Mn触媒の炭化水素燃焼特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎,西村達也,和田健司,井上正志,阿部竜
  • 学会等名: 第112回触媒討論会
  • 発表場所: 秋田県,秋田市
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] 希土類酸化物ナノ粒子の合成法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 学会等名: 第18回希土類サマースクール
  • 発表場所: 兵庫県,神戸市
  • 年月日: 2013-08-02
  • 招待講演
• [学会発表] 希土類酸化物ナノ結晶のソルボサーマル合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 学会等名: 次世代ESICBセミナー2013
  • 発表場所: 京都府,京都市
  • 年月日: 2013-02-08
  • 招待講演
• [学会発表] 希土類酸化物ナノ粒子の合成法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川 三郎
  • 学会等名: 第18回希土類サマースクール
  • 発表場所: 兵庫県・神戸市
  • 招待講演
• [学会発表] 六方晶YbFeO3担持Mn触媒の炭化水素燃焼特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎，西村達也，和田健司，井上正志，阿部竜
  • 学会等名: 第112回触媒討論会
  • 発表場所: 秋田県・秋田市
• [学会発表] 希土類酸化物ナノ結晶のソルボサーマル合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 学会等名: 次世代ESICBセミナー2013
  • 発表場所: 京都府・京都大学
  • 招待講演
• [学会発表] 六方晶YbFeO3担持Mn触媒の調製とその触媒特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎、西村達也、和田健司、井上正志、阿部竜
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年 年会
  • 発表場所: 東京都・東京工業大学
• [学会発表] Synthesis of Hexagonal YbFe_<1-x>Mn_xO_3 by various Methods (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, Y. Masuda, S. Hosokawa, K. Wada, R. Abe, M. Inoue
  • 学会等名: International Symposium on Rare Earth 2012 in Okinawa for the 30^<th> Anniversary of the Rare Earth Society of Japan
  • 発表場所: 沖縄県,那覇市
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] 六方晶構造を有する準安定相希土類―鉄複合酸化物の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村達也,増田祐一,細川三郎,和田健司,阿部竜,井上正志
  • 学会等名: 第22回キャラクタリゼーション講習会
  • 発表場所: 大阪府,大阪市
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] ソルボサーマル法による希土類酸化物ナノ結晶の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 学会等名: 第10回触媒化学ワークショップ
  • 発表場所: 大分県,別府市
  • 年月日: 2012-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] 共沈法および錯体重合法による六方晶希土類―鉄複合酸化物の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎,西村達也,増田祐一,井上正志
  • 学会等名: 第29回希土類討論会
  • 発表場所: 北海道,札幌市
  • 年月日: 2012-05-12
• [学会発表] 六方晶構造を有する希土類―鉄複合酸化物の酸素貯蔵能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎,増田祐一,西村達也,井上正志
  • 学会等名: 第109回触媒討論会
  • 発表場所: 東京都,目黒区
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] 六方晶構造を有する希土類-鉄複合酸化物の酸素貯蔵能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎、増田祐一、西村達也、井上正志
  • 学会等名: 第109回触媒討論会
  • 発表場所: 東京・東京工業大学
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] ソルボサーマル合成した六方晶YbFe_<1-x>Mn_xO_3の触媒特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎,増田祐一,西村達也,井上正志
  • 学会等名: セラミックス協会2012年年会
  • 発表場所: 京都府,京都市
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] ソルボサーマル合成した六方晶YbFe1-xMnxO3の触媒特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎、増田祐一、西村達也、井上正志
  • 学会等名: セラミックス協会2012年 年会
  • 発表場所: 京都・京都大学
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] 共沈法による六方晶希土類-鉄複合酸化物の合成とその触媒特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村達也、増田祐一、細川三郎、和田健司、井上正志
  • 学会等名: セラミックス協会2012年年会
  • 発表場所: 京都・京都大学
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] 共沈法および錯体重合法による六方晶希土類ー鉄複合酸化物の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎、西村達也、増田祐一、井上正志
  • 学会等名: 第29回希土類討論会
  • 発表場所: 北海道・北海道大学
• [学会発表] ソルボサーマル法による希土類酸化物ナノ結晶の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 学会等名: 第10回触媒化学ワークショップ
  • 発表場所: 大分県・別府市
  • 招待講演
• [学会発表] 六方晶構造を有する準安定相希土類ー鉄複合酸化物の合成【優秀ポスター賞受賞】 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村達也、増田祐一、細川三郎、和田健司、阿部竜、井上正志
  • 学会等名: 第22回キャラクタリゼーション講習会
  • 発表場所: 大阪府・大阪大学
• [学会発表] Synthesis of Hexagonal YbFe1-xMnxO3 by various Methods (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, Y. Masuda, S. Hosokawa, K. Wada, R. Abe, M. Inoue
  • 学会等名: International Symposium on Rare Earth 2012 in Okinawa for the 30th Anniversary of The Rare Earth Society of Japan
  • 発表場所: 沖縄県・那覇市
• [学会発表] Synthesis of Metastable Iron-Rare Earth Mixed Oxide with Hexagonal Structure and its Catalyst Property for Propane Combustion Reaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nishimura, Yuichi Masuda, Saburo Hosokawa, Masashi Inoue
  • 学会等名: International Meeting on Novel Catalyst Design and Surface Science
  • 発表場所: 兵庫・姫路イーグレ
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] 準安定相構造を有する希土類-鉄複合酸化物の炭化水素燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎、増田祐一、西村達也、井上正志
  • 学会等名: 合同研究発表会日本エネルギー学会関西支部第56回研究発表会石油学会関西支部第20回研究発表会
  • 発表場所: 京都・京都教育文化センター
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 六方晶構造を有する準安定相希土類-鉄複合酸化物の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村達也、増田祐一、細川三郎、井上正志
  • 学会等名: 第4回触媒表面化学研究発表会
  • 発表場所: 大阪・関西大学
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Mnを固溶させた六方晶希土類-鉄複合酸化物のソルボサーマル合成とその燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎、増田祐一、西村達也、井上正志
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北海道・北見工業大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 準安定相六方晶希土類-鉄複合酸化物の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村達也、増田祐一、細川三郎、井上正志
  • 学会等名: セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道・北海道大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 遷移金属含有六方晶希土類―鉄複合酸化物による炭化水素燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田祐一,西村達也,細川三郎,井上正志
  • 学会等名: 第20回日本エネルギー学会
  • 発表場所: 大阪府,吹田市
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] 遷移金属含有六方晶希土類-鉄複合酸化物による炭化水素燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田祐一、西村達也、細川三郎、井上正志
  • 学会等名: 第20回日本エネルギー学会大会
  • 発表場所: 大阪・関西大学
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] Combustion activities of hexagonal rare earth-iron mixed oxides doped with various elements (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田祐一、西村達也、細川三郎、井上正志
  • 学会等名: 触媒学会西日本支部第2回触媒科学研究発表会
  • 発表場所: 大阪・大阪府立大学
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] 異種元素を固溶させた六方晶希土類-鉄複合酸化物による炭化水素燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田祐一、西村達也、細川三郎、井上正志
  • 学会等名: 第28回希土類討論会
  • 発表場所: 東京・タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-05-13
• [図書] 『触媒の設計・反応制御事例集』(分担執筆)粉末X線回折法による触媒のキャラクタリゼーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川三郎
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 『触媒の設計・反応制御 事例集』（分担執筆）粉末X線回折法による触媒のキャラクタリゼーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 細川 三郎
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 第22回キャラクタリゼーション講習会(2012年10月12日,大阪大学)において優秀ポス ター賞を受賞した。
• [備考]
  • URL: http://www.eh.t.kyoto-u.ac.jp/ja/research/introduction/eh41