研究課題
アルケンの活性化が可能な固体ソフトルイス酸触媒の開発を目的に、ビニル基交換反応をモデル反応として、種々の担持金ナノ粒子・金クラスター触媒を検討した。酸化物担体のスクリーニングの結果、CeO2-ZrO2上に金を直径2 nm程度のクラスターとして担持したときに、最も高い触媒活性が得られた。キャラクタリゼーションの結果、Au(III)を担持した場合では、反応後すぐにAu(0)へと還元、凝集してしまうのに対し、0価金クラスターとして固定化すると反応中も凝集しにくく、高い活性を示すことが明らかになった。また、金クラスターでは担体との界面に存在するカチオン性の金原子が活性点になっていると推測された。また、ハイドロキシアパタイト(HAP)に担持した金ナノ粒子を酸化雰囲気で熱処理すると、HAPの薄い層が金ナノ流粒子表面を覆う、酸化的な強い金属―担体相互作用(Oxidative strong metal-support interaction, oxidative SMSI)が発現することが報告されており、この状態では、HAPとの電子的な相互作用により、金ナノ粒子はよりカチオン性を示すことが知られている。そこで酸化的ならびに還元的雰囲気で調製したAu/HAPを用いて、ビニル基交換反応を検討した結果、どちらも金粒子径は約3 nmとほぼ同じであったにも関わらず、酸化的雰囲気で調製したAu/HAPの方が高い触媒活性を示すことを見出した。電子顕微鏡観察等の結果から、酸化的雰囲気では一部HAP層が金粒子を覆っていることが確認された。Au/HAPを用いたアルコール酸化では、oxidative SMSIの状態においては、触媒の再利用性は向上する一方で、初期活性は低くなることが報告されているが、本結果はSMSIによりAu/HAPのカチオン性が増大したことで、高い触媒活性を示すことを明らかにした。
すべて 2019 2018 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 17件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)
粘土科学
巻: 58 ページ: 26-37
10.11362/jcssjnendokagaku.58.1_26
Appl. Catal. B: Environ.
巻: 241 ページ: 539-547
10.1016/j.apcatb.2018.09.053
ACS Catal.
巻: 9 ページ: 1753-1756
10.1021/acscatal.8b04272
巻: 246 ページ: 1753-1756
10.1016/j.apcatb.2019.01.031
Scientific reports
巻: なし ページ: 16064
10.1038/s41598-018-34217-w
Tetrahedron Lett.
巻: 59 ページ: 2459-2462
10.1016/j.tetlet.2018.05.036
