| 研究課題/領域番号 |
19K05410
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| 研究機関 | 法政大学 |
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研究代表者 |
高井 和之 法政大学, 生命科学部, 教授 (80334514)
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| 研究分担者 |
石黒 康志 法政大学, 生命科学部, 助手 (20833114)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | グラフェン / 炭素触媒 / 酸性官能基 / 酸化還元 |
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| 研究実績の概要 |
炭素系触媒の精密設計にもとづく希少金属資源の代替技術の開発を目指して，炭素材料の基本骨格構造であるグラフェンを異なる酸化剤で酸化することにより導入されている酸性官能基や電子構造が異なる炭素系触媒としてHGOとBGOを合成した．Boehm滴定により，HGOとBGOの酸性官能基の総量は，それぞれ9 mEq / gと5 mEq / g，IGOと水熱BGOの酸性官能基の総量は，それぞれ9 mEq / gと5 mEq / gと決定できた．GO中の酸素含有官能基の影響による構造の差異が，GO触媒使用時におけるニトロベンゼンの水素化反応の収率に大きく影響を及ぼすことが確認できた．実際HGOの収率はBGOと比較して約5倍の値をとった．GOに導入される官能基の種類や量は酸化方法に依存し，HGOはヒドロキシ基，カルボキシ基を， BGOはエポキシ基を高い割合で含んでいる．またHGOは，BGOよりも総酸性官能基が多いが，フェルミ準位でより多くの局在化した状態を持っており，これら両方の寄与によってHGOがより高い触媒活性を示すと考えられる．本研究の成果は炭素触媒の基本骨格構造であるグラフェンの物理化学的性質にもとづいて，酸化剤を用いた構造制御により触媒の活性が変わることを示したものであり，これらの結果にもとづき，今後，炭素触媒の精密設計による希少資源を用いない新規触媒の開拓がさらに進展すると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
トポロジーの観点でグラフェンの電子構造に対して異なる変調を与える酸素含有官能基を有する炭素触媒を調整できただけでなく，導入されている官能基の量を定量することが出来た．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はグラフェンを酸化して調整した炭素触媒の活性と官能基量との相関を包括的に調べる予定である．また，引き続きグラフェンへの芳香環の付加による化学修飾を用いた炭素触媒の調整にも取り組んでいく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ニトロベンゼンの還元反応への適用を次年度も継続して行うことにしたため，一部の試薬代を次年度に使用することになった．
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