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2007 年度 実績報告書

構造有機体アシストによるペロブスカイト複合酸化物のナノ構造化と新酸化触媒展開

研究課題

研究課題/領域番号 18360383
研究機関北海道大学

研究代表者

上田 渉  北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (20143654)

研究分担者 定金 正洋  北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教 (10342792)
キーワード環境フィルター / 金属酸化物 / テンプレート法 / コロイド結晶 / カーボンナノファイバー
研究概要

三次元規則的マクロ多孔構造体を単分散PMMAコロイド結晶を有機構造体アシストとして合成した。様々な条件を検討した結果、コロイド結晶のガラス化転移温度以下で、原料のエチレングリコールの硝酸酸化による金属シュウ酸塩の形成が起こることがマクロ構造形成にとって最も重要な因子であることが明確となった。この知見をベースに、完全酸化能の優れたペロブスカイト型複合酸化物に様々なマクロ孔径を持った三次元規則的構造(3DOM)を導入した。各触媒の結晶性、結晶子径、比表面積には大きな差がないにもかかわらず、マクロ孔に取り込まれた炭素ナノ粒子燃焼温度はマクロ孔径の小さい触媒のほうが低温で燃焼が起こることを見出した。これは、触媒に空間を導入することにより、触媒の一次粒子の凝集が抑制されるためと三次元規則的構造であるために触媒と炭素ナノ粒子との接触率が大きく向上し、燃焼温度が低温化したためと考えられる。この成果は固体触媒と固体反応物がかかわる新しい反応概念を提供している。
様々な形状(サイズの異なる直線状、コイル状)のカーボンナノファイバー(CNF)を有機構造体アシストとして形態構造と構成元素を制御した複合酸化物ナノチューブ、ナノワイヤー合成に成功した。さらにCNFをマイクロ構造体上に成長させ、これらを有機構造体にすることでマイクロ構造体上にLaMnO_3ナノワイヤー材料がネットワーク的に固定化した全く新しいナノ・マイクロ構造体触媒を調製することにも成功した。このような固定化したLaMnO_3ナノ材料は高い比表面積を有しており、調製したナノ・マイクロ構造体触媒は既存のLaMnO_3触媒より高い酸化触媒活性を示した。この方法は他のペロブスカイト酸化物やヒドロキシアパタイト材料にも適用できることを実証した。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (13件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Naon-Structuring of complex metal oxides for catalytic oxidation2008

    • 著者名/発表者名
      上田 渉
    • 雑誌名

      Catalysis Today 132

      ページ: 2-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-scale Hydroxyapatite Coating on Macroscopic Silica Fiber using Carbonnanofibers as Templates2008

    • 著者名/発表者名
      Qiang Wu
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan 81

      ページ: 380-386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immobilization of Nanofibrous Metal Oxides on Microfibers: A Macrostructured Catalyst System Functionalized with Nanoscale Fibrous Metal Oxides2007

    • 著者名/発表者名
      荻原 仁志
    • 雑誌名

      Chemical Communications 39

      ページ: 4047-4049

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile Preparation of Three-Dimensionally Ordered Macroporous(3DOM)Alumina, Iron Oxide, Chromium Oxide, Manganese Oxide, and their Mixed Metal Oxides with High Porosity2007

    • 著者名/発表者名
      定金 正洋
    • 雑誌名

      Chemistry Of Materials 19

      ページ: 5779-5785

    • 査読あり
  • [学会発表] 炭素粒子燃焼におけるペロブスカイト型複合酸化物触媒の三次元規則的マクロ多孔化の効果2008

    • 著者名/発表者名
      堀内 俊孝
    • 学会等名
      第101触媒討論演会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      20080328-29
  • [学会発表] 光触媒活性の向上を目的とした酸化タングステンの3次元マクロ多孔化2008

    • 著者名/発表者名
      佐々木 啓介
    • 学会等名
      日本化学会第88年回春季大会
    • 発表場所
      立教大学 池袋キャンパス(東京)
    • 年月日
      20080326-30
  • [学会発表] ナノスケール新規結晶性金属酸化物設計法の開発2008

    • 著者名/発表者名
      定金 正洋
    • 学会等名
      北海道支部2008年冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学 学術交流会館(札幌)
    • 年月日
      20080129-30
  • [学会発表] 結晶性酸化物の3次元マクロ多孔化と触媒としての応用2008

    • 著者名/発表者名
      定金 正洋
    • 学会等名
      第18回触媒化学研究センター研究討論会「結晶と触媒」
    • 発表場所
      北海道大学 創成科学研究棟大会議室(札幌)
    • 年月日
      20080124-25
  • [学会発表] Synthesis of 3D Ordered Macroporous Metal Oxide and their Application as Combustion Catalysis of Diesel Particulate Matters2008

    • 著者名/発表者名
      堀内 俊孝
    • 学会等名
      The 10th SNU and Hokkaido University Joint Symposium On Nano Technology, Bio Technology and Catalysis
    • 発表場所
      Department of Chemistry, Seoul National University (韓国 ソウル)
    • 年月日
      2008-01-25
  • [学会発表] Fabrication of Three-Dimensionally Nano-Ordered Mixed Metal Oxides for Catalytic Oxidation2007

    • 著者名/発表者名
      上田 渉
    • 学会等名
      The 3th China-Japan Workshop on Environmental Catalysis and Eco-Materials
    • 発表場所
      Sino-Italian Tsinghua Energy and Environment Building, Tsinghua University (中国 北京)
    • 年月日
      20071010-12
  • [学会発表] Carbon nanofibers as removable templates for nano-scale hydroxyapatite coating on silica fiber2007

    • 著者名/発表者名
      Qiang Wu
    • 学会等名
      第17回無機リン化学討論会
    • 発表場所
      JSTイノベーションプラザ北海道(札幌)
    • 年月日
      20071002-03
  • [学会発表] 三次元規則的マクロ多孔性ペロブスカイト型複合酸化物触媒を用いた炭素ナノ粒子燃焼-マクロ孔径の影響-2007

    • 著者名/発表者名
      堀内 俊孝
    • 学会等名
      第100回触媒討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] Nano-scale hydroxyapatite coating on silica fiber using carbon nanofibers as templates2007

    • 著者名/発表者名
      Qiang Wu
    • 学会等名
      第100回触媒討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      20070917-20
  • [学会発表] Nano-scale hydroxyapatite formation on silica fiber usingcarbon nanofibers astemplates2007

    • 著者名/発表者名
      Qiang Wu
    • 学会等名
      6th International Conference on Materials Processing for Properties and Performance
    • 発表場所
      Beijing International Convention Center(中国 北京)
    • 年月日
      20070913-16
  • [学会発表] Facile Fabrication of Three-Dimensionally Ordered Macroporous Mixed Metal Oxide2007

    • 著者名/発表者名
      定金 正洋
    • 学会等名
      Joint Symposium on Fundamental Aspects of Nanostructured Materials and Electrocatalysis
    • 発表場所
      北海道大学 理学部7号館(札幌)
    • 年月日
      20070622-23
  • [学会発表] Nano-structuring of complex metal oxides for catalytic oxidation2007

    • 著者名/発表者名
      上田 渉
    • 学会等名
      The 11th Korea-Japan Symposium on Catalysis
    • 発表場所
      Centennial Hall in Yonsei University(韓国 ソウル)
    • 年月日
      20070521-23
  • [学会発表] 複合金属酸化物触媒の新しい構築法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      上田 渉
    • 学会等名
      触媒学会千葉地区触媒講演会
    • 発表場所
      千葉大学 自然科学系総合研究棟1 大会議室(千葉)
    • 年月日
      2007-06-29
  • [図書] 有機・無機・金属ナノチューブ, 複合酸化物ナノチューブの合成と応用2008

    • 著者名/発表者名
      荻原 仁志
    • 総ページ数
      8 189-196
    • 出版者
      フロンティア出版刊
  • [図書] 化学工業, 有機構造体テンプレートを用いた複合金属酸化物の空間制御2007

    • 著者名/発表者名
      定金 正洋
    • 総ページ数
      9 15-23
    • 出版者
      化学工業社
  • [図書] CERAMICS JAPAN, カーボンナノファイバーを用いたナノ・マクロ構造体触媒の開発2007

    • 著者名/発表者名
      荻原仁志
    • 総ページ数
      1 620
    • 出版者
      日本セラミックス協会
  • [備考]

    • URL

      http://www.cat.hokudai.ac.jp/ueda/

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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