構造制御による高活性鉄族ナノ合金触媒の創製

• 研究課題/領域番号: 25288030
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 山内 美穂 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (10372749)
• 研究分担者: 貞清 正彰 九州大学, カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 助教 (40635885)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2015年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2013年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: ナノマテリアル / ナノ合金 / 触媒 / Fe-Coナノ合金 / フィッシャートロプシュ反応 / プロピレン / メスバウアー分光 / Fe族名の合金触媒 / フィッシャー・トロプシュ反応 / オレフィン / 活性化条件

研究成果の概要

本研究では、新しい触媒特性を有する鉄族ナノ合金触媒の創製を行うことを目的とする。新しく開発した2ステップ法をもちいることでFe族金属が原子レベルで固溶されたナノ合金触媒の作製に成功した。さらに、Fe-Co/C触媒がフィッシャー・トロプシュ反応における高いプロピレン選択性の発現するのは、合金化による元素間の相乗効果により、金属状のFe-Co合金が存在するためであることが明らかとなった。

研究成果

• [国際共同研究] University of Illinous(米国)
• [雑誌論文] One-step electrosynthesis of ethylene and ethanol from CO2 in an alkaline electrolyzer (2016)
  • 著者名/発表者名: Sichao Ma, Masaaki Sadakiyo, Raymond Luo, Heima Minako, Miho Yamauchi, Paul J. A. Kenis
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 301 ページ: 219-228
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2015.09.124
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Atomically mixed Fe-group nanoalloys: catalyst design for the selective electrooxidation of ethylene glycol to oxalic acid (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, M. Sadakiyo, M. L. Ooi, T. Yamamoto, S. Matsumura, K. Kato, T. Takeguchi, N. Ozawa, M. Kubo, M. Yamauchi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: in press 号: 17 ページ: 11359-11366
  • DOI: 10.1039/c5cp00954e
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of solid-solution-type Fe–Co nanoalloys by synchronous deposition of Fe and Co using dual arc plasma guns (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Sadakiyo, Minako Heima, Tomokazu Yamamoto, Sho Matsumura, Masashi Matsuura, Sugimoto Satoshi, Miho Yamauchi
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 44 号: 36 ページ: 15764-15768
  • DOI: 10.1039/c5dt02815a
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2-Free Power Generation on an Iron Group Nanoalloy Catalyst via Selective Oxidation of Ethylene Glycol to Oxalic Acid in Alkaline Media (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, M. Sadakiyo, M. L. Ooi, S. Kitano, T. Yamamoto, S. Matsumura, K. Kato, T. Takeguchi, M. Yamauchi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 5620-5620
  • DOI: 10.1038/srep05620
  • NAID: 120007179834
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced Magnetization in Highly-Crystalline and Atomically-Mixed bcc Fe-Co Nanoalloys Prepared by Hydrogen Reduction of Oxide Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Md. J. Sharif, M. Yamauchi, S. Toh, S. Matsumura, S. Noro, K. Kato, M. Takata, T. Tsukuda
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 5 号: 4 ページ: 1489-1493
  • DOI: 10.1039/c2nr33467d
• [学会発表] Catalyst Development for the Rearization of Carbon-Neutral Energy Cycles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrogen-related properties of metal and alloy nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Materials Development For The Realization of Carbon-Neutral Energy Cycles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: 1st 1st Japan-Korea Joint Symposium on Protonics and Related Materials
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Materials Development For The Realization of Carbon-Neutral Energy Cycles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: 5th Asian Symposium on Advanced Materials: Chemistry, Physics & Biomedicine of Functional and Novel Materials (ASAM-5)
  • 発表場所: Busan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Materials Development For The Realization of Carbon-Neutral Energy Cycles (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: 10th China-Japan Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
  • 発表場所: Fuzhou
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fe基ナノ合金のアンモニア雰囲気下におけるIn situ XRD観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大久保 和哉, 山内 美穂, 磯谷 桂太, 杉本 諭
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] 高いフィッシャー・トロプシュ反応活性を示すFeCoナノ合金触媒の作製と構造解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内 美穂,金野 優,佐藤 勝俊,永岡 勝俊,黒葛 真之,増田 亮,北尾 真司,瀬戸 誠,三井 隆也
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] Fe-Group Nanoalloy Catalysts : Toward Realization of a Sustainable Society (2014)
  • 著者名/発表者名: Miho Yamauchi
  • 学会等名: Materials for Efficient Utilization of Elements
  • 発表場所: Venetia
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-20
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Iron-group-nanoalloy catalysts for selective oxidation of ethylene glycol to oxalic acid in alkaline media (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: Materials Development for Realization of Carbon-neutral Energy Cycles
  • 発表場所: 京都大学、ICeMS
  • 招待講演
• [学会発表] Materials Development for Realization of Carbon-neutral Energy Cycles (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: 1st International Symposium on Chemical Energy Conversion Processes
  • 発表場所: 九州大学、I2CNER
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrogen-related Properties of Metal and Alloy Nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamauchi
  • 学会等名: The 12th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: HKUST, Hong Kong
• [学会発表] 加熱処理によるRuナノ粒子内包配位高分子の物性変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金野優, 貞清正彰, 山内美穂
  • 学会等名: 錯体化学会第６３回討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [産業財産権] 固体担体担持鉄族固溶体型合金複合体及びそれを用いた触媒 (2013)
  • 発明者名: 山内美穂
  • 権利者名: 山内美穂
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-08-09
  • 外国