界面構造を利用した卑金属ナノクラスターの高機能化に関する研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06912
• 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: 千葉大学
• 研究代表者: 一國 伸之 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40261937)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ナノクラスター / XAFS / 卑金属元素 / 酸化ニッケル触媒 / 酸化マンガン触媒 / コロイド / 担体界面構造 / アルコール酸化反応

研究成果の概要

ニッケル，マンガンなどの卑金属元素を数ナノメートル以下という小さな粒子の状態で，高比表面積を有する担体上に担持することでナノクラスター触媒とした。酸化ニッケルナノクラスターでのアルコールのH引き抜きが，活性炭担体上で活性酸素によりC-Hの切断が行われるという担体も含めた協奏的な反応により反応が促進されることを見出した。酸化マンガンナノクラスターの場合，微細化を進めると表面酸素欠損を誘発し，マンガン価数が低くなってしまいアルコール酸化反応には不利に作用するため，サイズ制御だけでなく価数制御も必要であるという触媒設計に対する指針が得られた。

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

ニッケルを微細化し活性炭に固定することで，ニッケルのみならず活性炭の機能を協奏的に発現させ活性の高い触媒を創出することに成功した。また，酸化還元という反応過程に着目し，ナノサイズ化した酸化マンガンを用いた場合は，粒子サイズだけでなく，マンガン種の価数を制御することが触媒機能発現に重要であることを見出した。これらは持続可能社会の実現に向けて，卑金属元素を利用したアルコール酸化反応の高機能化に向けた手法の確立につながるものである。