2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly-functionalized selective oxidation catalysts based on the structure control of ceramic-based materials
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15H04184
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鎌田 慶吾 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40451801)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 触媒 / 酸化 / スルフィド / ルテニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、「異常原子価（高酸化数）金属を構成元素にもつ、あるいは酸素分子の脱挿入が可能なセラミックス材料（主に酸化物）を合成し、これら材料を触媒あるいは担体として用いて酸素分子や基質の活性化を行い有害な副産物を生成しない有機基質の液相選択酸化プロセスの開発」を目的としている。本年度は、リンゴ酸を用いて合成した菱面体晶BaRuO3ナノペロブスカイトが、分子状酸素のみを酸化剤とした種々の芳香族および脂肪族スルフィドの選択酸化反応に対して優れた不均一系触媒として機能することを見いだした。BaRuO3はルテニウムベースのペロブスカイトを含む他の酸化物触媒よりも、温和な反応条件において高い触媒活性を示した。触媒はろ過により容易に回収可能であり、高い触媒性能を保持したまま数回の再使用が可能であった。触媒効果、18Oを用いたラベル実験、速度論および反応機構の検討から、基質の酸化反応は固体中の酸素原子から供給される機構（Mars-van Krevelen mechanism）で進行していることが示唆された。ルテニウム酸化物の結晶構造が酸素原子の性質に制御する上で重要であり、酸素挿入反応の活性に大きく影響を与えていることが明らかとなった。密度汎関数計算理論計算から、SrRuO3, CaRuO3, RuO2中の頂点共有八面体サイトBaRuO3中の面共有八面体サイトが本酸化反応の活性点あると推測される。また、このようなBaRuO3の高い酸素移行能力は、ジベンゾチオフェンの対応するスルホンへの定量的変換反応や、4-メトキシチオアニソールのグラムスケールでの酸化反応に適用可能であった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
