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2022 年度 実績報告書

コア-シェル型ナノ触媒の創製とその特性に基づいた革新的分子変換反応系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02523
研究機関大阪大学

研究代表者

満留 敬人  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (00437360)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード金属ナノ粒子 / 触媒 / ナノ粒子 / グリーンケミストリ―
研究実績の概要

リンを金属ナノ粒子の安定化配位子としてとらえ、金属ナノ粒子に導入することで種々のリン化金属ナノ粒子を合成し、その触媒機能の探索を行った。その結果、リン化非貴金属ナノ粒子は、大気中でも低原子価状態で安定であり、様々な液相での物質変換反応を促進させることを見出した。また、ロッド状のリン化金属ナノ粒子などの新規なリン化金属ナノ粒子の合成法も見出した。さらに、貴金属をリン化することで、貴金属の活性及び耐久性が向上することも見出した。例えば、ルテニウムをリン化したところ、芳香族ニトロ化合物の水素化能が76倍も向上することがわかり、さらに、強力な触媒毒となることが知られている硫黄に対しても硫黄耐性が著しく向上することがわかった。この知見を応用することで、硫黄を含む芳香族ニトロ化合物の水素化反応に極めて有効なリン化ルテニウムナノ粒子触媒の開発に成功した。本触媒により、医薬品中間体となる様々な硫黄を含むアニリン類を効率よく合成できることが明らかになった。また、種々の構造解析により、リンがルテニウムの配位子として機能していることを明らかにし(リガンド効果)、さらに、リンがルテニウムに導入されることで、硫黄が強吸着するサイトを1/8まで減少させているため高い耐硫黄性が発現することを明らかにした(アンサンブル効果)。
本研究成果により、リン化物のような非酸化物系金属化合物が新規な触媒材料群となることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022

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 (18件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] Robust Ruthenium Phosphide Catalyst for Hydrogenation of Sulfur-Containing Nitroarenes2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Ishikawa, Naoki Nakatani, Sho Yamaguchi, Tomoo Mizugaki, Takato Mitsudome
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 13 ページ: 5744~5751

    • DOI

      10.1021/acscatal.3c00128

  • [雑誌論文] Phosphorus-Alloying as a Powerful Method for Designing Highly Active and Durable Metal Nanoparticle Catalysts for the Deoxygenation of Sulfoxides: Ligand and Ensemble Effects of Phosphorus2022

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Hiroya、Yamaguchi Sho、Nakata Ayako、Nakajima Kiyotaka、Yamazoe Seiji、Yamasaki Jun、Mizugaki Tomoo、Mitsudome Takato
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: 2 ページ: 419~427

    • DOI

      10.1021/jacsau.1c00461

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selective Hydrodeoxygenation of Esters to Unsymmetrical Ethers over a Zirconium Oxide-Supported Pt-Mo Catalyst2022

    • 著者名/発表者名
      Sakoda Katsumasa、Yamaguchi Sho、Mitsudome Takato、Mizugaki Tomoo
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: 2 ページ: 665~672

    • DOI

      10.1021/jacsau.1c00535

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Green Oxidation of Indoles Using Molecular Oxygen over a Copper Nitride Nanocube Catalyst2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Hang、Yamaguchi Sho、Mitsudome Takato、Mizugaki Tomoo
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2022 ページ: e202200826

    • DOI

      10.1002/ejoc.202200826

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 液相水素化反応における鉄系固体触媒の開発―リン化鉄ナノ結晶のニトリル水素化特性2023

    • 著者名/発表者名
      満留敬人・津田智広・石川浩也・盛敏・山口渉・水垣共雄
    • 学会等名
      第131回触媒討論会
  • [学会発表] Copper Nitride Nanocube as a Lewis Acid-Base Cooperative Catalyst for Efficient Hydroboration and Hydrosilylation of Alkynes2023

    • 著者名/発表者名
      XU, Hang・YAMAGUCHI, Sho・MITSUDOME, Takato・MIZUGAKI, Tomoo
    • 学会等名
      第131回触媒討論会
  • [学会発表] ヒドロキシアパタイト担持ニッケルナノ粒子触媒によるアルコールを用いたアミンの環境低負荷型N-アルキル化反応2023

    • 著者名/発表者名
      山口渉・大橋一翔・満留敬人・水垣共雄
    • 学会等名
      第131回触媒討論会
  • [学会発表] 高い水素化能および耐硫黄性を示すリン化ルテニウム触媒による芳香族ニトロ化合物の高選択的水素化反応2023

    • 著者名/発表者名
      石川浩也・山口渉・満留敬人・水垣共雄
    • 学会等名
      第131回触媒討論会
  • [学会発表] ポリエステルの解重合反応を促進するハイドロタルサイト様化合物触媒の開発2023

    • 著者名/発表者名
      石野菜結・盛敏・山口渉・満留敬人・水垣共雄
    • 学会等名
      第131回触媒討論会
  • [学会発表] Air-stable non-noble metal phosphide catalysts for selective hydrogenation reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Takato Mitsudome, Min Sheng, Sho Yamaguchi, Tomoo Mizugaki
    • 学会等名
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective hydrodeoxygenation of biogenic acyl compounds using supported Pt-Mo catalysts2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoo MIZUGAKI, Katsumasa SAKODA, Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly active and durable ruthenium phosphide nanoparticle catalyst for deoxygenation of sulfoxides2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroya ISHIKAWA, Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME, Tomoo MIZUGAKI
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of nickel phosphide nanoalloy catalyst for the highly selective hydrogenation of D-glucose to D-sorbitol2022

    • 著者名/発表者名
      Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME, Tomoo MIZUGAKI
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly efficient hydrogenolysis of aryl ether using nickel phosphide nanoparticle catalyst for lignin valorization2022

    • 著者名/発表者名
      Masafumi HIRANO, Yuki KANAZAWA, Kousuke SANO, Takato MITSUDOME, Hikaru TAKAYA
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Nickel carbide nanoparticle catalyst for the selective hydrogenation of nitriles to primary amines2022

    • 著者名/発表者名
      Daiki Kiyohira, Sho Yamaguchi, Takato Mitsudome, Tomoo Mizugaki
    • 学会等名
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of copper nitride nanocube: An efficient heterogeneous catalyst for the green oxidation of indoles2022

    • 著者名/発表者名
      Hang XU, Sho YAMAGUCHI, Takato MITSUDOME, Tomoo MIZUGAK
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly efficient hydrogenolysis of aryl ether using nickel phosphide nanoparticle catalyst for lignin valorization2022

    • 著者名/発表者名
      Shafarifky Muhammad Arief, Min Sheng, Sho Yamaguchi, Takato Mitsudome, Tomoo Mizugaki
    • 学会等名
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Zirconium oxide-supported Pt-Mo catalyst for the selective hydrodeoxygenation of esters to unsymmetrical ethers2022

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa Sakoda, Sho Yamaguchi, Takato Mitsudome, Tomoo Mizugaki
    • 学会等名
      12th International Conference on Environmental Catalysis (ICEC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] ニトリル化合物の選択的水素化反応を促進する炭化ニッケル触媒の開発2022

    • 著者名/発表者名
      山口 渉、 清飛羅 大樹、満留 敬人、水垣 共雄
    • 学会等名
      第130回触媒討論会
  • [学会発表] Highly efficient nickel phosphide nanoparticle catalyst for hydrogenolysis of aryl ethers2022

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Arief Shafarifky、盛 敏、山口 渉、満留 敬人、水垣 共雄
    • 学会等名
      第130回触媒討論会
  • [学会発表] 窒化銅ナノ粒子触媒を用いたアルキンの高効率ヒドロホウ素化反応2022

    • 著者名/発表者名
      水垣 共雄、徐 航、山口 渉、満留 敬人
    • 学会等名
      第130回触媒討論会
  • [学会発表] ナノ金属リン化物によるグリーンサステイナブル水素化触媒の開発2022

    • 著者名/発表者名
      満留 敬人
    • 学会等名
      第52回石油・石油化学討論会

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公開日: 2023-12-25  

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