2018 年度研究成果報告書

金ナノ粒子触媒の新機能開拓によるグリーンファインケミカル合成

研究課題

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研究課題/領域番号	16K06858
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	触媒・資源化学プロセス
研究機関	首都大学東京
研究代表者	石田玉青首都大学東京, 都市環境科学研究科, 特任教授 (90444942)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	金ナノ粒子 / 金クラスター / ソフトルイス酸 / 不均一系触媒
研究成果の概要	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として、種々の担持金触媒を検討した。担体スクリーニングの結果、CeO2-ZrO2が最適であり、直径2 nm以下の金クラスターを担持したAu/CeO2-ZrO2を用いると、既報の均一系金触媒と同等の結果を助触媒なしに得ることができた。また、Au/ハイドロキシアパタイト(HAP)が強い金属―担体相互作用(SMSI)状態にあると、SMSIでない場合よりもアルケンの反応において、よりも高い触媒活性を示すことを見出した。粒子径は同じことから、SMSIによって金のカチオン性が増大し、触媒活性が向上したと考えられる。
自由記述の分野	触媒化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	これまで不均一系金ナノ粒子触媒では、ソフトルイス酸触媒として機能することは報告されているが、基質にはアルキンを用いることが多く、アルケンを基質とする例は限られていた。本研究では、種々の金属酸化物担持金ナノ粒子触媒ならびにAu/HAPを用いることで、アルケンの活性化が鍵となる反応にも、金触媒が働くことを明らかにした。またSMSIでは、担体の薄い層が金属表面を覆って活性点が減少するため、触媒活性が低下する場合が多いが、本研究では、SMSIにより金のカチオン性が増大し、これにより触媒活性が向上することを明らかにし、新たな触媒開発における設計指針を示した。