ドープ型炭素ナノ繊維を基盤とする金属ナノ粒子の電子構造制御と触媒反応開発

• 研究課題/領域番号: 26390031
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 本山 幸弘 豊田工業大学, 工学部, 教授 (20283492)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 炭素ナノ繊維 / 炭素材料 / 金属ナノ粒子 / 窒素ドープ / 水素化反応 / 水素化分解反応 / ヒドロシラン / 還元 / 活性炭

研究成果の概要

本研究では，炭素材料上に精密担持した金属ナノ粒子による触媒的分子変換反応の開発を目的としている．まず炭素ナノ繊維(CNF)中に窒素原子を導入した窒素含有CNF(N-CNF)について，窒素量の異なるものを合成した．その結果，担持金属は窒素量が多いほど粒子径制御できること，反応ではPd種は効果的にベンジル位の水素化分解反応を抑制することを見出し，芳香族ケトンの水素化還元やベンジル保護基を保持した水素化反応に優れた触媒となることを明らかにした．一方，ヒドロシランを用いたアミドの還元反応では，N-CNFや活性炭担持触媒が高活性であること，活性種は溶出した金属コロイドであることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Palladium on Carbon-Catalyzed Silane-Reduction of Tertiary Carboxamides: Soluble Palladium Colloids are an Active Catalyst Species (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, K. Teramoto, Y. Motoyama
  • 雑誌名: ChemistrySelect 巻: 1 号: 11 ページ: 2594-2602
  • DOI: 10.1002/slct.201600552
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 金属ナノ粒子用担体としての炭素ナノ繊維 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本山幸弘，細川さとみ
  • 雑誌名: 炭素 巻: 266 ページ: 35-40
  • NAID: 130004812841
  • 査読あり
• [学会発表] パラジウム触媒によるアミド化合物のシラン還元：反応機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺本一季，細川さとみ，本山幸弘
  • 学会等名: 第47回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学（愛知県豊橋市）
  • 年月日: 2016-11-05
• [学会発表] パラジウム触媒を用いたカルボニル化合物の簡便な還元法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 細川さとみ，寺本一季，本山幸弘
  • 学会等名: 日本プロセス化学会2016サマーシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-07-29
• [学会発表] Facile Silane-Reduction of Tertiary Carboxamides by Using Palladium on Carbon Catalyst (2015)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, S.; Teramoto, K.; Motoyama, Y.
  • 学会等名: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-13)
  • 発表場所: リーガロイヤルホテル（京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] 窒素含有炭素ナノ繊維担持Pdナノ粒子による芳香族ケトンの選択的水素化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森井昂至，井本聡，細川さとみ，本山幸弘
  • 学会等名: 第46回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 三重大学（三重県・津市）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 活性炭担持パラジウム触媒による新規なアミド化合物のシラン還元反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺本一季，細川さとみ，本山幸弘
  • 学会等名: 第46回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 三重大学（三重県・津市）
  • 年月日: 2015-11-07