2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of novel reaction processes by precise control of highly active hydrogen
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
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| Project/Area Number |
18H05517
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山内 美穂 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (10372749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉信 淳 東京大学, 物性研究所, 教授 (50202403)
張 浩徹 中央大学, 理工学部, 教授 (60335198)
島 隆則 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (60391976)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 高活性水素 / ナノ構造体 / ナノ合金粒子 / 単原子合金膜 / クラスター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高活性水素を選択的に生成するナノ構造体界面を構築する技術を確立するため、ナノ構造体（ナノ粒子、薄膜、クラスター）界面での高活性水素（原子状水素H0、ヒドリドH-、プロトンH+）の高選択的生成法を確立するとともに、ナノ構造体上で生成する高活性水素を使った新規の反応システムの開拓に着手することを目的とする。
高いアンモニア合成活性（N2の乖離と水素化）に高い活性をしめすRuにFeを固溶させた新規にナノ合金触媒の作製を行なった。このナノ合金はRu上での原子状水素被毒が抑制されるとともに、Ru上で高いアンモニア合成活性が維持されることが明らかとなった。今後、ナノ合金の電子状態と界面における水素および窒素の活性化プロセスの解明に注力する予定である。また、単原子のPdを担持させたCuの二次元界面上における水素雰囲気下における光電子分光測定を開始した。Pdの電子状態から膜上での原子状水素の分布状態をわかることが初めて明らかとなった。これまでTiヒドリドクラスターはN2を活性化することができることがわかっていた。しかしながら、Ti-Nの結合が強いために連続的な反応には至らないことが問題であった。そこで、本年度は、軽元素と適度な相互作用を示すと考えられるCrからなるクラスターを作製した。このCrヒドリドクラスターは本研究により初めて合成されたものである。この後、N2分子との反応性を調べる予定である。また、プロトン／電子プーリング機能を示すFe錯体上で高度に活性化されたラジカル状水素を用いたCO2固定の手がかりを得えることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ナノ構造体の特徴を生かした高活性水素を高選択的に生成することに成功した。また、高活性水素を多様な化学反応に利用することができるようになり、計画が前倒して進行しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究により、様々な高活性水素の効率的な生成ができるようになった。また、ナノ構造体状での高活性水素を使った新規の化学反応プロセスの開拓も開始された。来年度は、プロセスの開拓とともに、ナノ構造体での高活性水素の生成機構およびその反応活性化機構の解明にも注力して研究を進める。
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[Journal Article] Sintering Activated Atomic Palladium Catalysts with High-Temperature Tolerance of ~1,000 ツーC2021
Author(s)
Nating Yang, Yonghui Zhao, Hao Zhang, Weikai Xiang, Yuhan Sun, Shuai Yang, Yu Sun, Gaofeng Zeng, Kenichi Kato, Xiaopeng Li, Miho Yamauchi, Zheng Jiang, Tong Li
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Journal Title
Cell Rep. Phys. Sci.
Volume: 2
Pages: 100287
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Ionic Conductivity of Protonated Layered Titanate Nano-Powder Compact in Water2020
Author(s)
M. Nomura, V. Vediyappan, Q. Lai, Y. Terayama, T. Fujisaki, H. Eguchi, M. Yamauchi, Y. Sone, O. Mendoza, J. Matsuda, S. Satokawa, H. Matsumoto
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Journal Title
Nano Select
Volume: 1
Pages: 346-352
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A novel self-assembly approach for synthesizing nanofiber aerogel supported platinum single atoms2020
Author(s)
H. Zhang, Y. Zhao, Y. Sun, Q. Xu, R. Yang, H. Zhang, C. Lin, K. Kato, X. Li, M. Yamauchi, Z. Jiang
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Journal Title
J. Mater. Chem. A
Volume: 8
Pages: 15094-15102
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Coreduction methodology for immiscible alloys of CuRusolid-solution nanoparticles with high thermal stability and versatile exhaust purification ability2020
Author(s)
B.Huang, H. Kobayashi, T. Yamamoto, S. Matsumura, Y. Nishida, K. Sato, K. Nagaoka, M. Haneda, S. Kawaguchi, Y. Kubota, H. Kitagawa
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Journal Title
Chem. Sci.
Volume: 11
Pages: 11413
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Chemoselective hydrogenation of heteroarenes and arenes by Pd-Ru-PVP under mild conditions2020
Author(s)
C. Chaudhari, K. Sato, Y. Nishida, T. Yamamoto, T. Toriyama, S. Matsumura, Y. Ikeda, K. Terada, N. Abe, K. Kusuda, H. Kitagawa, K. Nagaoka
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Journal Title
RSC Adv.
Volume: 10
Pages: 44191-44195
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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