| 研究課題/領域番号 |
23K23424
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02156 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
山田 泰之 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (10385552)
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| 研究分担者 |
長坂 将成 分子科学研究所, 光分子科学研究領域, 助教 (90455212)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | グラファイト担持触媒 / 鉄フタロシアニン / フタロシアニン二量体 / 酸化触媒 / 過酸化水素 / 軟X線分光 / メタン酸化触媒 / カーボン担持触媒 / 高原子価金属オキソ種 / フタロシアニン / 難分解性有機物 / 資源化 / 反応活性種 / 鉄錯体 / 電気化学 / 高原子価鉄オキソ種 / 鉄オキソ種 / 軟X線吸収分光 / 酸化活性種 / 触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
下記(A), (B)2つの課題を、超分子化学・錯体化学・電気化学・軟X線分光の技術を駆使してクリアすることで、水溶液中において難分解性有機物を酸化的に分解して有用有機物を与える「難分解性有機物資源化触媒反応活性種」を開発する。
(A) 疎水性反応場を持つ「二階建て型鉄二核錯体触媒」を方向選択的にグラファイト電極上に吸着させる技術の開発。
(B) グラファイト電極上に吸着させた触媒分子を水溶液中で電解酸化することで酸化反応活性種を生成させ、分解反応に用いる。
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| 研究成果の概要 |
窒素架橋鉄フタロシアニン二量体をカーボンに担持した触媒を用いることで、過酸化水素を含む酸性水様液中室温において、化学的に安定なメタンのC-H結合を効率良く酸化活性化できることを示した。また、窒素架橋鉄フタロシアニン二量体の反応活性中心周囲に、基質の過剰酸化を抑制するための疎水性反応場を構築する方法、および高原子価鉄オキソ種を水溶液中における電解生成により生成させる方法の端緒を見出した。一方で、カーボン担持型窒素架橋鉄フタロシアニン二量体触媒が、ベンゼンーフェノールの室温直接変換反応、および80 °Cの水溶液中におけるパーフルオロカルボン酸の分解反応に利用できることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発したカーボン担持触媒を用いれば、化学的に安定なメタンのC-H結合を室温という温和な条件下において効率良く活性化してギ酸へと変換できることから、自然界に豊富に存在するメタンを石油に代わる炭素資源として利用する方法の開発に繋がり得ることに加え、メタン以外にもその高い化学的安定性故に焼却・埋め立てなどの方法により廃棄されるか、もしくはうち捨てられている「未利用有機資源」の有効利用法の開発に繋がると期待できる。また、近年大きな社会問題になっているペルフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物（PFAS）の分解無害化にも利用できると考えられる。
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