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2014 年度 実施状況報告書

担持金属間化合物触媒の高性能化とそれに基づく高効率分子変換系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26820350
研究機関東京工業大学

研究代表者

古川 森也  東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (10634983)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード金属間化合物 / 高性能触媒 / アミン酸化 / PROX
研究実績の概要

当初の研究計画で予定していた反応系は(A)水素中微量COの選択酸化(PROX反応), (B)アミン酸化によるイミン合成, (C)尿素分解による水素製造の3種である。このうち、26年度では(A)および(B)の系において当初の予想を上回る成果が得られた。

(A)PROX反応では、計画書に示した調製法に基づき、Pt3Co金属間化合物微粒子を様々な担体上(SiO2, Al2O3, TiO2, MgO, La2O3, CaO等)に単一相で形成させることに成功した。また調製した各触媒のPROX反応における活性を比較した結果、活性の序列はMgO > Al2O3 > SiO2 > TiO2 > La2O3 > CaOとなった。特にMgOを用いた場合には、反応温度100℃にてCO転化率97%を達成した(従来のSiO2担時触媒では100℃で転化率40%)。
(B)アミン酸化では、担体に塩基点を有するAl2O3、MgOを用いることでPd3Pb金属間化合物触媒の活性が大幅に向上することを見出した。特にAl2O3を担体に用いた触媒は活性だけでなく選択性も高く、また幅広い基質適応性を有する優れた触媒であることを見出した。また反応機構解析の結果、当初の予想通り、律速段階であるN-H結合の解裂が担体の塩基点によって加速されるため活性が向上することが示された。
(C)尿素分解反応においては、触媒の対象を金属間化合物に限定せず、多様なRu系二元金属触媒を調製し、現在触媒活性の検討を行っている段階である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

(B)のアミン酸化の系に関しては触媒活性の向上を達成しただけでなく、27年度の目標であった活性向上の要因および基質適応性に関する検討も行い、いずれにおいても想定を超える良好な結果を得ている。また(A)のPROX反応の系においても、様々な担体上での触媒調製を成功させ、26年度の目標であった高活性触媒の開発という目標を満足している。以上の点から、本研究は当初の計画以上に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

(A)のPROXについては計画通り、触媒のキャラクタリゼーションおよび反応機構に関する検討を行い、担体効果の解明を目指す。また(C)の尿素分解反応においては、触媒の対象を金属間化合物に限定せず、多様なRu系二元金属触媒を調製し、現在触媒活性の検討を行う。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Mechanistic Study on Aerobic Oxidation of Amine over Intermetallic Pd3Pb: Concerted Promotion Effects by Pb and Support Basicity2015

    • 著者名/発表者名
      S. Furukawa, A. Suga, T. Komatsu
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 5 ページ: 1214-1222

    • DOI

      10.1021/cs501695m

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Efficient Aerobic Oxidation of Various Amines Using Pd3Pb Intermetallic Compounds as Catalysts2014

    • 著者名/発表者名
      S. Furukawa, A. Suga, T. Komatsu
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 ページ: 3277-3280

    • DOI

      10.1039/C4CC00024B

    • 査読あり
  • [学会発表] 金属間化合物を触媒とした高効率酸化反応系2015

    • 著者名/発表者名
      古川森也
    • 学会等名
      高難度選択酸化反応研究会ミニシンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2015-01-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly Efficient Aerobic Oxidation of Amines to Imines over a Palladium-Lead Intermetallic Compound Catalyst2014

    • 著者名/発表者名
      Shinya Furukawa, Akifusa Suga, Takayuki Komatsu
    • 学会等名
      The Seventh Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT7)
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-07-05

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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