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2019 年度 実績報告書

環境調和型反応の開発に向けた規則性固体の特性を利用する触媒活性中心の精密設計

研究課題

研究課題/領域番号 17H03456
研究機関大阪大学

研究代表者

實川 浩一郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 名誉教授 (50235793)

研究分担者 満留 敬人  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (00437360)
水垣 共雄  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50314406)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード触媒反応 / 複合系触媒 / 酸化反応 / 還元反応 / バイオマス / ナノ粒子
研究実績の概要

従来型の固体触媒では困難であった液相での官能基変換反応に適用可能な高機能固体触媒を開発するために、新しい概念の固体触媒設計のコンセプトの確立を目指してきた。(i)規則性構造を有する有機・無機化合物をマクロリガンドとみなし、錯体形成の概念を適用した触媒を設計する。(ii)触媒活性中心近傍に協奏的に働く固体の規則性を利用した分子認識部位を設計する。(iii)金属活性中心近傍の空間が基質接近過程における分子認識部位として働き高い選択性を発現させる。(iv)その空間によって金属種が安定化されて回収再使用を含む効率的な触媒使用を可能にする。
このような設計指針の下、各種の複合系触媒の研究を展開してきた。特にルテニウムなどの貴金属酸化物ナノ粒子を中心とした活性種近傍を精密設計し、担体として界面における相互作用を期待できる金属リン酸塩とを組み合わせた触媒を調製し、炭素-炭素結合形成反応への活性や選択性を検討した。また同時に、各種の分光化学的なスペクトル解析から触媒の活性化状態を検討し、よりパーフォーマンスの高い触媒を開発するべく触媒設計に役立てた。従来の金属ナノ粒子と酸化物担体との協奏効果から、新たに金属酸化物ナノ粒子を酸化物担体との協奏効果発現へとマクロリガンド触媒の概念をさらに拡張することができた。これにより、従来の固体触媒では困難であった液相中での分子変換を可能にして、温和な条件で高活性高選択性を示す新規な触媒反応を実現した。これらの触媒やさらに同時並行的に進めている固体酸触媒の研究によって、ファインケミストリーに適用できるよりグリーンな触媒を開発につなげることができた。得られた成果は、各種の学会で多数の報告を行った他、国際的にも有名な雑誌に論文報告を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Unique Catalysis of Nickel Phosphide Nanoparticles to Promote the Selective Transformation of Biofuranic Aldehydes into Diketones in Water2020

    • 著者名/発表者名
      Shu FujitaKiyotaka NakajimaJun YamasakiTomoo MizugakiKoichiro JitsukawaTakato Mitsudome
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 10 ページ: 4261-4267

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acscatal.9b05120

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient synthesis of benzofurans via cross-coupling of catechols with hydroxycoumarins using O2 as an oxidant catalyzed by AlPO4-supported Rh nanoparticle2019

    • 著者名/発表者名
      Z. Maeno, M. Yamamoto, T. Mitsudome, T. Mizugaki, K. Jitsukawa
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 4 ページ: 11394-11397

    • DOI

      DOI: 10.1002/slct.201903117

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Air-stable and reusable cobalt ion-doped titanium oxide catalyst for alkene hydrosilylation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Mitsudome, S. Fujita, M. Sheng, J. Yamasaki, K. Kobayashi, T. Yoshida, Z. Maeno, T. Mizugaki, K. Jitsukawa, K. Kaneda
    • 雑誌名

      Green Chemistry

      巻: 21 ページ: 4566-4570

    • DOI

      DOI: 10.1039/c9gc01981b

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 金属ナノ粒子の特性を利用した複合系固体触媒の開発2019

    • 著者名/発表者名
      實川浩一郎
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニアリング

      巻: 64 ページ: 9-13

  • [学会発表] Selective Catalytic Transformation of Biomass-derived Carboxylic Acids Using Heterogeneous Catalysts2020

    • 著者名/発表者名
      水垣共雄
    • 学会等名
      the Pure and Applied Chemistry International Conference 2020 (PACCON 2020)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ニトリルの環境調和型水素化反応を指向したリン化コバルトナノ粒子触媒の開発2020

    • 著者名/発表者名
      満留敬人・盛 敏・水垣共雄
    • 学会等名
      第125回触媒討論会
  • [学会発表] Pt-Mo系個体触媒によるカルボン酸誘導体の選択的還元反応2020

    • 著者名/発表者名
      水垣共雄・硲田捷将・近藤大貴・満留敬人
    • 学会等名
      第125回触媒討論会
  • [学会発表] Cobalt Phosphide Nano Crystalline as a Green Hydrogenation Catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      盛 敏
    • 学会等名
      第10回触媒科学研究発表会
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of nano-structured catalysts for environmentally benign and selective molecular transformations2019

    • 著者名/発表者名
      満留敬人
    • 学会等名
      9th European Chemistry Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アミドからアミンへ環境調和型水素化反応を可能にする バイメタルナノ粒子触媒の開発2019

    • 著者名/発表者名
      木村未歩・高橋一広・満留敬人・水垣共雄
    • 学会等名
      第 8 回 JACI/GSC シンポジウム
  • [学会発表] Cobalt phosphide nanorod as an air-stable catalyst for hydrogenation of furfural derivatives2019

    • 著者名/発表者名
      石川浩也
    • 学会等名
      the 8th Asia-Pacific Congress in Catalysis (APCAT-8)
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective C-C Bond Cleavage of Primary Alcohols Catalyzed by Cerium Oxide-Supported Pd Nanoparticle2019

    • 著者名/発表者名
      近藤大貴
    • 学会等名
      第13回触媒道場
  • [学会発表] 貴金属担持酸化物触媒のXAFSによる局所構造解析(一般課題)2019

    • 著者名/発表者名
      水垣共雄
    • 学会等名
      第16回SPring-8産業利用報告会
  • [学会発表] Pd/CeO2触媒を用いた環境調和型の脱ヒドロキシメチル化反応2019

    • 著者名/発表者名
      水垣共雄・近藤大貴・満留敬人・實川浩一郎
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
  • [学会発表] ロジウム-モリブデン合金ナノ粒子触媒による環境調和型アミド還元反応2019

    • 著者名/発表者名
      満留敬人・木村未歩・水垣共雄・實川浩一郎
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
  • [学会発表] Development of Highly Efficient Catalyst System for Chemoselective One-carbon Degradation of Primary Alcohols Using Pd/CeO22019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kondo, Takato Mitsudome, Koichiro Jitsukawa, Tomoo Mizugaki
    • 学会等名
      the 3rd Osaka-Kansai International Symposium on Catalysis (OKCAT2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Nano-structured Catalysts for Environmentally Benign and Selective Molecular Transformations2019

    • 著者名/発表者名
      満留敬人
    • 学会等名
      OKCAT2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transformations using High Performance Nano Catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      満留敬人
    • 学会等名
      Catalysis Engineering & Technology (CatET-2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 高難度還元反応を促進させる複合金属ナノ触媒2019

    • 著者名/発表者名
      満留敬人
    • 学会等名
      令和元年度触媒技術セミナー
  • [学会発表] 高難度還元反応を促進させる環境調和型金属ナノ触媒の開発とXAFSによる活性発現因子の解明2019

    • 著者名/発表者名
      満留敬人
    • 学会等名
      第8回Spring-8グリーンサスティナブルケミストリー研究会/第47回Spring-8先端利用技術ワ-クショップ

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公開日: 2021-01-27  

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