磁性ナノ粒子の精密構造制御と新規触媒機能の開拓

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21760629
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森 浩亮 大阪大学, 工学研究科, 講師 (90423087)
• キーワード: 磁性 / ナノ粒子 / 触媒機能 / 選択酸化反応 / コアーシェル構造 / 構造解析 / ファインケミカル合成 / 光触媒

研究概要

本研究では、触媒分野では未開拓な"磁性金属ナノ粒子"に着目し、新規合成法の確立→触媒反応への応用→複合触媒の創製という一連の研究を通して全く新しい機能をもった触媒開発の斬新で画期的な方法論を提供することを目的とし、具体的に以下の研究を行った。
1)種々の有機配位子を用いた磁性金属ナノ粒子の新規合成法の確立として、詳細な合成条件の検討、FePd、CoPt、CoPdなど他の磁性ナノ粒子への応用を行い新合成法としての確立
2)サイズ・組成・表面状態を高次制御した磁性ナノ粒子の選択的触媒反応への応用として、サイズ・形態・組成を高次制御した磁性ナノ粒子を利用した不斉炭素-炭素結合形成反応を行った。
3)磁性ナノ粒子を核、その表面を光触媒担持シリカでコーティングしたコアーシェル型ナノ微粒子光触媒の開発および高選択的酸化反応への応用
また、反応後、上記触媒は磁石により容易に分離・回収できることを実証した。つまり、操作性、安全性、経済性を兼ね備えた新規光触媒プロセスが構築できたといえる。これまで、国内外において、磁性ナノ粒子触媒を用いた高効率触媒反応系の開発例は皆無で、その達成における波及効果は極めて大きい。さらに、磁性ナノ粒子触媒の詳細なキャラクタリゼーションにより、磁気特性・微細構造・触媒機能の、三つの諸因子の相関を明確にした。このような知見はこれまで得られておらず、触媒分野のみならずナノテクノロジーを指向する先進的なマテリアルサイエンス分野への波及効果も期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Low-temperature Synthesis of Highly Hydrophilic Ti-containing Mesoporous Silica Thin Films on Polymer Substrates by Photocatalytic Removal of Structure Directing Agents (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Horiuchi, H.Ura, T.Kamegawa, K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 巻: 21 ページ: 236-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Colloidal and Supported Metal Nanoparticles : Their Synthesis, Characterization, and Catalytic Application (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of the Japan Petroleum Institute 巻: 54 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anchoring of Pt(II) Pyridyl Complex to Mesoporous Silica Materials : Enhanced Photoluminescence Emission at Room Temperature and Photooxidation Activity using Molecular Oxygen (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, K.Watanabe, M.Kawashima, M.Che, H.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 115 ページ: 1140-1150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coating of Transparent Ti-containing Mesoporous Silica Thin Films on Quartz and Aluminium Alloy Substrates for Fabrication of Highly Hydrophobic Surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Horiuch, H.Ura, H.-J.Yoo, T.Kamegawa, K.Mori, N.Nishiyama, H.Yamashita
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 50 ページ: 255-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Synthesis of Water-dispersible FePt Nanoparticles Capped with L-Cystein (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, Y.Kondo, H.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nonotechnology 巻: 10 ページ: 222-226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Nano-sized Platinum Metal Particles on Ti-containing Mesoporous Silica Using Microwave-assisted Deposition Method (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Shironita, T.Takasaki, T.Kamegawa, K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Topics in Catalysis 巻: 53 ページ: 218-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Hydrophobically Modified Ti-containing Zeolite (TS-1) and their Application in the Liquid-phase Ammoxination of Cyclohexanone (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Joji, Y.Kuwahara, T.Kamegawa, K.Mori, H., Yamashita
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 83 ページ: 592-594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Highly Active Platinum Nanoparticles on ZSM-5 Zeoliteincluding Cerium and Titanium Dioxides as Photo-assisted Deposition Sites (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Shironita, M.Goto, T.Kamegawa, K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 513 ページ: 189-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Research on the Synthesis and Characterization of New Functional Titanium Oxide-based Photocatalysts for Degradation of Organics Diluted in Water and Air (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kuwahara, T.Kamegawa, K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Current Organic Chemistry 巻: 14 ページ: 616-629
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel Conversion Process for Waste Slag : Synthesis of Hydrotalcite-like Compound and Zeolite from Blast Furnace Slag and Evaluation of Adsorption Capacities (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kuwahara, T.Ohmichi, T.Kamegawa, K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 巻: 20 ページ: 5052-5062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Superhydrophilic Surfaces on Metallic Substrates by the Fabrication of Ti-containing Mesoporous Silica Thin Film (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Horiuchi, H.Ura, T.Kamegawa, K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Applied Catalysis A : General 巻: 387 ページ: 95-99
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ Generation of Active Pd Nanoparticles within a Macroreticular Acidic Resin : Efficient Catalyst for the Direct Synthesis of Hydrogen Peroxide (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, A.Hanafusa, M.Che, H.Yamashita
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 1 ページ: 1675-1678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in Design and Architecture of Metal Nanoparticles for Catalytic Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, H.Yamashita
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 12 ページ: 14420-14432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of the Photoinduced Oxidation Activity of Ru(II) Complex Anchored onto Silica-Coated Silver Nanoparticles by the Assist of Localized Surface Plasmon (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, M.Kawashima, M.Che, H.Yamashita
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 49 ページ: 8598-8601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Characterization, and Catalytic Property of Hollow γ-Fe_2O_3 Sphere toward Liquid-phase Oxidation using Hydrogen Peroxide (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, I.Tanimura, H.Yamashita
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 83 ページ: 1122-1126
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光還元性および磁性を利用した新規な金属ナノ粒子触媒の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮
  • 雑誌名: ペトロテック 巻: 33 ページ: 631-636
• [学会発表] Synthesis of surface functionalized magnetic nanoparticles with core-shell structure as recoverable nano-size catalysts for liquid-phase reactions (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, K.Sugihara, N.Yoshioka, Y.Kondo, H.Yamashita
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies Japan
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] イオン交換樹脂を担体に用いたPdナノ粒子のin situ生成と過酸化水素合成反応への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮、花房明宏、山下弘巳
  • 学会等名: 石油学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] 光応答性Ru錯体固定化触媒による酸素酸化反応と表面プラズモン共鳴を利用した光触媒活性増強 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮、河嶋将慈、山下弘巳
  • 学会等名: 酸化反応討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] メソポーラスシリカ固定化Pt錯体の発光特性および光酸素酸化反応への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮、渡辺健太郎、河嶋将慈・山下弘巳
  • 学会等名: 触媒学会
  • 発表場所: 甲府
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] Plasmonic Enhancement of the Photoinduced Oxidation Activity of a Ruthenium(II) Complex Anchored onto Silica-Coasted Silver Nanoparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, M.Kawashima, H.Yamashita
  • 学会等名: The 5th Symposium of Photonics : Photonics in Asia
  • 発表場所: Mie, Japan
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Synthesis of Functionalized Magnetic Nanoparticles with Core-shell Structure and their Application as Magnetically Recoverable Nanocatalysts (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, K.Sugihara, N.Yoshioka, Y.Kondo, H.Yamashita
  • 学会等名: TOCAT6-APCAT5
  • 発表場所: Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Influence of Alkali Metal Cations in Zeolite Cages on Photocatalytic Properties of the Visible-light Responsible Metal Complexes (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mori, K.Kagohara, M.Kawashima, H.Yamashita
  • 学会等名: 16th International Zeolite Conference joint with the 7th International Mesostructured Materials Symposium(IZC16-IMMS7)
  • 発表場所: Sorrento, Italy
  • 年月日: 2010-07-04
• [学会発表] 表面修飾Agナノコロイドを利用した担持金属触媒の新規調製法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮・熊見彰仁・山下弘巳
  • 学会等名: 石油学会
  • 発表場所: 船堀
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] 環境調和型化学変換プロセスを指向した新規金属ナノ粒子触媒の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森浩亮
  • 学会等名: 石油学会
  • 発表場所: 船堀
  • 年月日: 2010-05-20
• [図書] 熱力学-基礎と演習- (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下弘巳, 杉村博之, 町田正人, 森口勇, 田邉秀二, 成澤雅紀, 齊藤丈靖, 古南博, 森浩亮, 亀川孝
  • 総ページ数: 190
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] リサイクル型固定化Pd触媒の開発",クロスカップリング反応-基礎と産業応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金田清臣、森浩亮、水垣共雄、海老谷幸喜
  • 総ページ数: 234
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/kg-portal/aspi/RX0011D.asp?UNO=14758&page=
• [産業財産権] ハイドロタルサイト様化合物およびケイ素化合物の製造法ならびにハイドロタルサイト様化合物、陰イオン吸着剤および固体塩基触媒 (2011)
  • 発明者名: 山下弘巳, 桑原泰隆, 森浩亮, 亀川孝, 大道徹太郎
  • 権利者名: 山下弘巳
  • 産業財産権番号: 特願2010-046878号
  • 出願年月日: 2011-03-03