2019 年度研究成果報告書

広範な有機合成反応に高い触媒活性を示すメタルフリー窒素ドープカーボンの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06911
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	北海道大学
研究代表者	藤田進一郎北海道大学, 工学研究院, 講師 (80156869)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	炭素触媒 / 触媒調製 / 固体塩基触媒 / 空気酸化 / 還元
研究成果の概要	出発物質の異なる種々の窒素ドープカーボンを調製し，メタノールと炭酸エチレンから炭酸ジメチルを合成するエステル交換反応を行った結果，活性炭担持ポリアニリンから調製した窒素ドープカーボンが，従来の報告例よりもかなり低い80℃でも高い活性を示し，極めて高い触媒活性を示すことが分かった。さらに，出発物質の異なる種々の窒素ドープカーボンの他の反応に対する触媒性能を調べた結果，メラミンから調製した窒素ドープカーボンがヒドラジンによるニトロベンゼン還元には最も高い活性を示すことが分かった。現段階ではこれらの活性とドープされた窒素の状態との関係は明らかにできなかった。
自由記述の分野	触媒反応
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の成果は炭素と窒素を組み合わせることで，これらの化学的性質が広範に変わりうることを示している。まださらなる検討が必要な段階であるが，この機構を明らかにできれば，触媒化学への寄与は大きく，本研究の学術的意義は大きい。触媒は様々な分野で重要な役割を果たしているが，これらの多くには高価な希少元素が含まれている。我国は希少元素の供給量減少，高価格化への対応が迫られている。まだ適応例は限られているが，安価で大量入手な容易な炭素を高価な希少元素の代替しうるという本研究の成果は，このような社会的要請に応えるものである。