広範な有機合成反応に活性を示す多機能メタルフリー窒素ドープ炭素触媒の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656499
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 反応工学・プロセスシステム
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 荒井 正彦 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60125490)
• 連携研究者: 藤田 進一郎 北海道大学, 工学研究院, 講師 (80156869)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 機能性炭素 / メタルフリー炭素触媒 / 窒素ドープ

研究概要

炭素材料にアンモオキシデーション法により窒素を導入して金属，金属酸化物に代わり得るメタルフリー多機能炭素触媒の開発を目標とした。種々の条件で窒素をドープした炭素材料をアルカリや金属が触媒となる有機反応に応用して，その触媒機能を調べた。窒素ドープ炭素はベンズアルデヒドとシアノ酢酸エチルのKnoevenagel縮合に活性を示し，活性と導入された窒素の中でピリジン型窒素量との間に良い相関が認められた。ヒドラジンによるニトロベンゼン還元にも活性が認められ，炭素表面上の窒素と酸素の総量で変化することが分った。更に，キサンテンの空気酸化にも触媒活性を示すことを見出した。

研究成果

• [学会発表] 表面修飾メタルフリー炭素触媒を用いた芳香族化合物のヒドラジン還元反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芳田 嘉志・渡部 博之・片桐 彩花・藤田 進一郎・荒井 正彦
  • 学会等名: 化学工学会第72年会
  • 発表場所: 岐阜市, 岐阜大
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] PdZn 合金触媒を用いたフェニルアセチレンの選択的水素化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 座間俊明・芳田嘉志・藤田進一郎・荒井正彦
  • 学会等名: 第23回化学工学・粉体工学研究発表会
  • 発表場所: 札幌市, 北大
  • 年月日: 2014-01-31
• [学会発表] 窒素ドープ炭素の塩基触媒性能に対する調製条件の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片桐彩花, 渡部博之, 藤田進一郎, 荒井正彦
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山, 岡山大
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] 窒素ドープ炭素の触媒性能評価 : Knovenagel縮合 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片桐彩花, 渡部博之, 藤田進一郎, 荒井正彦
  • 学会等名: 第53回オーロラセミナー
  • 発表場所: 上川郡東神楽町, ホテル花神楽
  • 年月日: 2013-07-21
• [学会発表] Nitrogen-doped carbon as a metal-free catalyst for aerobic oxidation of xanthene (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Fujita, K. Yamada, A. Katagiri and M. Arai
  • 学会等名: International Symposium on Chemical Reaction Engineering 22
  • 発表場所: Maastricht Exhibition Convention Center, Maastricht, Netherlands
  • 年月日: 2012-09-03
• [学会発表] 窒素ドープカーボンによるキサンテンの空気酸化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田克明, 藤田進一郎, 荒井正彦
  • 学会等名: 第41回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 山口市, 山口県教育会館
  • 年月日: 2011-11-11