【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.16】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0102
利用課題名 / Title
触媒的液相変換反応に有効な金属酸化物および遷移金属粒子の形状解析
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学 / Hokkaido Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ナノ粒子/ Nanoparticles,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
喜多 祐介
所属名 / Affiliation
大阪公立大学 大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
田村正純,陳 鵬茹
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
平井 直美
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
反応性の低い有機化合物の変換には、高度に制御されたナノサイズの遷移金属粒子が必須である。我々は、無機酸化物に担持した遷移金属または金属酸化物粒子が、ヒドロキシ基の直接置換反応、ポリオレフィンの分解やバイオマス変換に対して高い活性を示すことを明らかとしている。遷移金属粒子や共担持した金属種による効果に関する知見を得ることを目的とする。STEM観察およびEDXマッピングから金属粒子および金属酸化物のサイズ・形状の情報が得られ、触媒作用との関連を議論する。また、その他の測定手法と組み合わせることにより、触媒作用の機構を明らかとする。
実験 / Experimental
担持金属触媒(M/support)は、金属硝酸塩を金属酸化物担体に含浸担持した後、窒素下で573 K, 2 hアニーリングすることで調製した。ポリエチレンやバイオマス由来基幹原料の水素化分解および水素化反応を行った後に空気に晒さずに回収した触媒を用意しTEM観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Ru/SiO2触媒に鉄酸化物を共担持することによりカルボン酸の水素化に対する活性が向上することを見出している。また、鉄酸化物量を適切に制御することで過水素化を抑制し、高選択性で対応するアルコールが得られる(Fig. 1)。この鉄酸化物の共担持の効果を明らかとするため、Ru-FeOx/SiO2とFe/SiO2のSTEM-EDX観察を行った。その結果、ルテニウムと鉄が近接して存在在することが明らかとなった。一酸化炭素をプローブ分子として用いたIR測定結果を併せると、ルテニウム粒子表面を鉄酸化物が一部覆うことにより目的生成物であるアルコールの吸着を抑制し、アルコールの水素化分解（過水素化）を抑制する機構を提案するに至った。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Yusuke Kita, Catalytic Fe2+ Cation Pair Site for Base‐free N‐Alkylation of Aromatic Amines with Alcohols, ChemSusChem, 18, (2024).
DOI: 10.1002/cssc.202401987
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Masazumi Tamura, Low‐Temperature Hydrogenation of Carboxylic Acids to Alcohols over Heterogeneous FeOx‐Modified Ru Catalyst, ChemCatChem, , (2024).
DOI: 10.1002/cctc.202400708
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 田村正純、篠野由奈、Jooyoung Shim, Siddiki S. M. A. Hakim, 赤柄誠人、喜多祐介、”Transformation of olefinic plastics to valuable chemicals over heterogeneous Ru-based catalysts”、18th International Congress on Catalysis（Lyon）、令和6年7月15日
- 喜多祐介、福田嵩人、田村正純、”Fe-based heterogeneous catalysts for N-alkylation of amines with alcohols”、18th International Congress on Catalysis（Lyon）、令和6年7月16日
- 彭子宸, S.M.A. Siddiki Hakim, 喜多祐介, 田村正純、”Hydrogenolysis of polyethylenes over La2O3-CeO2-supported Ru catalysts”、第11回高分子学会グリーンケミストリー研究会シンポジウム（千葉）、令和6年8月8日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件