Development of generating and immobilization method for metal sub-nanoclusters by an organometallic approach and their catalytic functions

有机金属方法生成和固定金属亚纳米团簇的方法及其催化功能的发展

基本信息

批准号：
21K04837
负责人：
本山幸弘
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyota Technological Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノサイズの担持型金属クラスター触媒は持続可能な社会の発展を支える化学という観点から環境調和型物質製造プロセスを実現する鍵となっているが，さらなるクラスターサイズの制御による活性や効率の向上，新たな機能の開拓が望まれている．本研究では，現在広範に研究されているナノサイズより小さなサブナノサイズ（1 nm以下）の金属クラスターに着目し，その前駆体となる金属錯体の精密設計を基盤とした錯体化学的アプローチによるサブナノクラスターの発生・担持法の確立，分析化学と精密有機合成化学の両面から担体構造と触媒機能の相関を解明する基礎科学研究，さらに実践的なもの創りを実現しうる不均一系触媒反応へと展開する応用研究を行い，最終的に様々な分野への活用も期待される金属サブナノクラスターの新たな設計指針の提供と新規な触媒的物質変換反応の開発を目的としている．初年度は，ZrO2上でPd(OAc)2錯体の担持-クラスター化で得られたPd/ZrO2が常温常圧の水素下でアミンの還元的N-アルキル化の触媒となることを論文報告した．そこで2年目は金属種の拡張を目的にRuとPt種へと展開した．まずRuでは，芳香環とジエンを配位子とする0価のRu錯体から得られるRu/ZrO2が，芳香環の水素化に高い活性を示すことを見出した．この活性は，以前当研究室で報告した炭素ナノ繊維(CNF)担持Ruナノクラスター触媒を上回るものである．現在，論文発表に向けて細部を詰めている状況である．次に，オレフィンを配位子とする0価の白金錯体は，活性炭やジビニルシロキサン存在下で高活性なクラスターが生成し，芳香環の水素化が常温常圧の水素化で進行することを見出した．これも以前当研究室で報告したCNF担持Ptナノクラスター触媒を遥かにしのぐ活性である．さらに芳香環も活性種を安定化する効果があることも見出し，論文報告を行った．

纳米大小的载体金属簇催化剂是从支持可持续社会发展的化学角度实现环境和谐的材料制造工艺的关键，但是人们渴望通过控制集群大小并开发新功能来进一步提高活动和效率。这项研究的重点是比纳米大小的尺寸小的尺寸（1 nm或更小）的金属簇上，这些尺寸目前已进行了广泛的研究，目前正在进行中，建立了基于基于基础科学研究的精确性的基础化学的精确化的化学方法，建立了生成和支持子纳米群的方法，该方法是使用复杂的化学方法，该方法是基础研究的，这是基础科学研究的精确性，该方法是基础研究的，这是基础科学研究的范围。合成化学和应用研究以发展可以实现实际创造的异质催化反应。目的是为金属亚纳米群体提供新的设计指南，预计将在各个领域使用，并开发新的催化材料转化反应。在第一年，我们报告说，通过在ZRO2上支持PD（OAC）2络合物获得的PD/ZRO2作为在正常温度和压力氢下还原胺的还原N-烷基化的催化剂。因此，在第二年，我们扩展到RU和PT物种，目的是扩大金属物种。首先，我们发现从带有芳族环和二烯的零价ru复合物获得的RU/ZRO2随着配体在芳族环的氢化中表现出较高的活性。该活性大于碳纳米纤维（CNF）支持的RU纳米簇催化剂先前在我们的实验室中报道。目前，我们正在完成本文演示文稿的详细信息。接下来，发现使用烯烃作为配体的零价铂络合物在存在活性碳或西硅氧烷的存在下产生高活性的簇，并且在室温和正常压力下芳香环的氢化进展。这也远远超过了以前在我们实验室中报道的CNF支持的PT纳米簇催化剂的活性。此外，芳香环还具有稳定活性物种的作用，并报道了该论文。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Platinum-Catalyzed Facile Arene Hydrogenation: Dramatic Effect of Activated Carbon and Vinylsiloxane Derivatives on the Catalyst Efficiency

铂催化的简易芳烃加氢：活性炭和乙烯基硅氧烷衍生物对催化剂效率的显着影响

DOI：
10.1002/ajoc.202200666
发表时间：
2023
期刊：
Asian Journal of Organic Chemistry
影响因子：
2.7
作者：
Yukihiro Motoyama;Kenta Ohnishi;Hayato Shibuya;Prerna Joshi;Masamichi Yoshimura
通讯作者：
Masamichi Yoshimura