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2015 年度 実績報告書

可視光下で駆動する有機-無機複合デバイスの構築と高難度光還元反応

研究課題

研究課題/領域番号 25289289
研究機関大阪大学

研究代表者

森 浩亮  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90423087)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード光触媒 / 金属錯体 / 講難度還元反応 / 有機-無機ハイブリッド / 水素 / 二酸化炭素 / 太陽エネルギー
研究実績の概要

本研究では、金属錯体と電気伝導性無機材料を階層的に集積し、太陽光の捕捉、高エネルギー電子の生成、相界面での不可逆的な電子移動、および高難度還元反応という一連の光化学反応を駆動する有機-無機ハイブリッド光触媒の開発を目的とする。対象とする反応は、水からの水素生成や、二酸化炭素からのCO、ギ酸、メタノール合成などの還元反応であり、高難度であるが実用性の高いエネルギー貯蓄型のアップヒル反応である。さらに、表面プラズモン増強電場を利用した反応高効率化、および放射光in situ XAFSを駆使した活性点の局所構造解析・反応素過程の解明も同時に行い、材料の探索・新規触媒設計に多面的なアプローチをする。
本年度は、水素生成サイトとしてNi錯体(Ni(NIL2)22+, L = 2-mercaptoethylamin)を強酸性イオン交換樹脂に固定化した不均一系触媒を開発した。本触媒は可視光捕捉サイトとしてエオシンY存在下で固定化前と比較して活性が5倍近く向上していることがわかった。また3回の使用で活性の低下はほとんどなくリサイクル性を確認できた。本触媒系では反応初期に30分程度の誘導期が確認された。Ni K-edge XAFSにより構造解析を行ったところ、誘導期中で犠牲剤還元試薬のTEOAが配位子として機能していることを示しており、新たな活性種の生成が示唆された。さらにフォトルミネッセンス、UV-vis測定により光吸収特性を詳細に検討した。得られた結果は取りまとめ、学会、学術論文等で成果発表を行った。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 16件、 査読あり 16件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Enhancement of Pd-catalyzed Suzuki-Miyaura Coupling Reaction Assisted by Localized Surface Plasmon Resonance of Au Nanorods2015

    • 著者名/発表者名
      M. Wen, S. Takakura, K. Fuku, K. Mori, and H. Yamashita
    • 雑誌名

      Catalysis Today

      巻: 242 ページ: 281-285

    • DOI

      10.1016/j.cattod.2014.05.019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Harnessing Single-active Plasmonic Nanostructures for Enhanced Photocatalysis under Visible Light2015

    • 著者名/発表者名
      Cheng, K. Fuku, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Material Chemistry A

      巻: 3 ページ: 5244-5268

    • DOI

      10.1039/c4ta06484d

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Environmental Transmission Electron Microscopy Study of Diesel Carbon Soot Combustion at Simulated Catalytic Reaction Conditions2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, T. Sato, K. Watanabe, H. Yamashita
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 16 ページ: 1347-1351

    • DOI

      10.1002/cphc.201402818

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Uniform Anatase Single-Crystal Cubes with Highly Thermal Stability and Fully Enclosed by Active {010} and {001} Facets2015

    • 著者名/発表者名
      M. Wen, P. K. Mori, Y. Kuwahara, S. Xiao, H. Yamashita, H. Li, D. Zhang
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 5 ページ: 11029-11035

    • DOI

      10.1039/c4ra16631k

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of Fe-Ni alloy on Ceria Support as a Noble-Metal-Free Catalysts for Hydrogen Production from Chemical Hydrogen Storage Materials2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, T. Taga, H. Yamashita
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 7 ページ: 1285-1291

    • DOI

      10.1002/cctc.201500101

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient Hydrogen Generation from Ammonia borane on Skeletal Cu Catalysts Prepared from Cu-Ti Amorphous Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      A. Nozaki, S. Kittima, Y. Tanihara, Y. Kuwahara, T. Ohmichi, T. Kamegawa, K. Mori, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 4 ページ: 458-489

    • DOI

      10.2320/matertrans.MF201407

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of Ce Ions Doped Metal-Organic Framework for Promoting Catalytic H2 Production from Ammonia Borane under Visible Light Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      M. Wen, Y. Kuwahara, K. Mori, D, Zhang, H. Li, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Material Chemistry A

      巻: 27 ページ: 14065-14470

    • DOI

      10.1039/c5ta02320c

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Color-controlled Ag Nanoparticles and Nanorods within Confined Mesopores: Microwave-assisted Rapid Synthesis and Application in Plasmonic Catalysis under Visible-light Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, P. Verma, R. Hayashi, K. Fuku, and H. Yamashita
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 21 ページ: 11885-11893

    • DOI

      10.1002/chem.201501361.

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synergic Catalysis of PdCu Alloy Nanoparticles within a Macroreticular Basic Resin for Hydrogen Production from Formic Acid2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, H. Tanaka, M. Dojo, K. Yoshizawa, and H. Yamashita
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 21 ページ: 12085-12092

    • DOI

      10.1002/chem.201501760.

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Active skeletal Ni catalysts prepared from Ni-Zr amorphous alloys by oxygen treatment2015

    • 著者名/発表者名
      A.Nozaki, Y. Tanihara, Y. Kuwahara T. Ohmichi, T. Kamegawa, K. Mori, and H. Yamashita
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A: General

      巻: 21 ページ: 559-564

    • DOI

      10.1016/j.apcata.2015.01.016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient Visible-Light-Responsive CO2 Reduction System Using Rhenium Complex Intercalated into Zirconium Phosphate Layered Matrix2015

    • 著者名/発表者名
      M. Wen, K. Mori, Y. Kuwahara, H. Yamashita
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 7 ページ: 3519-3525

    • DOI

      10.1002/cctc.201500480

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Plasmonic Molybdenum Oxide Hybrid with Reversible Tunability for Visible-Light-Enhanced Catalytic Reactions2015

    • 著者名/発表者名
      H. Cheng, X. Qian, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 27 ページ: 4616-4621

    • DOI

      10.1002/adma.201501172

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Highly Dispersed Pd/Ag Bimetallic Nanocatalyst Supported on Mesoporous Silica SBA-15 for Efficient Plasmonic Catalysis under Visible Light Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      P. Verma, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Material Chemistry A

      巻: 3 ページ: 18889-18897

    • DOI

      10.1039/c5ta04818d

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Size Effect of Carbon-supported Pd Nanoparticles in the Hydrogen Production from Formic Acid2015

    • 著者名/発表者名
      M. Navlani-Garci, K. Mori, M. Wen, Y. Kuwahara, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 1500-1502

    • DOI

      10.1246/bcsj.20150223

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nickel-supported Carbon Nitride Photocatalyst Combined with Organic Dye for Visible-light-driven Hydrogen Evolution from Water2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, T. Itoh, H. Kakudo, T. Iwamoto, Y. Masui, M. Onaka, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 17 ページ: 24086-24091

    • DOI

      10.1039/c5cp04493f

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] New Method for the Synthesis of Ru Nanoparticles Using Photoexcited Fullerene C60-containing Mesoporous Silica as a Catalyst Support2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakatsuka, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 44 ページ: 1691-1693

    • DOI

      10.1246/cl.150821

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] エネルギーキャリアからの水素生成を駆動する触媒-水素エネルギーの貯蔵・輸送を安全かつ効率的に-2015

    • 著者名/発表者名
      森浩亮
    • 雑誌名

      化学と工業

      巻: 3 ページ: 262-263

  • [雑誌論文] 1.高次制御されたコアシェル型ナノ金属・シングルサイト触媒の調製と高効率one-pot酸化反応2015

    • 著者名/発表者名
      中塚和希、岡田周祐、王生翔平、桑原泰隆、森浩亮、山下弘巳
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 57 ページ: 190-196

  • [学会発表] 水素貯蔵材料からの高効率水素生成を駆動するRuおよびRuNiナノ粒子担持TiO2触媒の開発2016

    • 著者名/発表者名
      森 浩亮・宮脇 紘平・山下 弘巳
    • 学会等名
      2016金属学会春季年会
    • 発表場所
      東京理科大
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-24
  • [学会発表] 塩基性高分子担持PdCu合金ナノ粒子の開発とギ酸からの水素生成反応2016

    • 著者名/発表者名
      森 浩亮・田中 宏昌・堂城 昌宏・吉澤 一成・山下 弘巳
    • 学会等名
      第117触媒討論会
    • 発表場所
      大阪府立大
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] Design of Nano-Catalysts for Hydrogen Production from Energy Storage Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Mori
    • 学会等名
      2nd Workshop on Environment and Energy
    • 発表場所
      Osaka University
    • 年月日
      2016-03-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen production from formic acid as an energy storage materials using Pd and Pd alloy catalysts2015

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Mori, Masahiro Dojo, Hiromi Yamashita
    • 学会等名
      2015 Internationl Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Hybrid Photocatalyst Combined with Metal Complex and Layered Materials for Visible-light-driven Hydrogen Production2015

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Mori
    • 学会等名
      Workshop on Layered Materials 2015
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Supported Metal Complexes on the Solid Matrices for Visible-light-driven Molecular Transformations2015

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Mori
    • 学会等名
      Photochemistry Seminer in Inha University
    • 発表場所
      Inha University. Korea
    • 年月日
      2015-08-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hybrid Photocatalysts based on Visible-light-driven Molecular Complexes Combined with Solid Matrices2015

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Mori
    • 学会等名
      Symposium of Korea PhotoScience (KPS) meeting 2015
    • 発表場所
      Ewha Women University, Korea
    • 年月日
      2015-08-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In Situ Generation of Active Ni Species within an Acidic Resin for Hydrogen Evolution under Visible-light Irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      Kohsuke Mori, Hiroki Kakudo, and Hiromi Yamashita
    • 学会等名
      27th International Conference on Photochemistry (ICP2015)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-07-03
    • 国際学会
  • [図書] ナノ空間材料ハンドブック2016

    • 著者名/発表者名
      森 浩亮, 山下 弘巳
    • 総ページ数
      493
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
  • [備考]

    • URL

      http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=ja&u=4266

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公開日: 2017-01-06  

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