金属酸化物クラスターの局所構造制御に基づく固体塩基触媒機能の開拓

基于金属氧化物簇局部结构控制的固体碱催化功能的开发

• 批准号: 22K14543
• 负责人: 吉川 聡一
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14543/
• 关键词: 担持金属触媒; 金属酸化物クラスター; 塩基触媒作用; 協奏触媒活性点; 活性点構造制御; CO2固定化反応

触媒機能とその表面構造は密接に相関しており，触媒活性点の自在設計は触媒化学分野の根幹を担う課題である．本研究では，金属酸化物クラスターの局所構造制御に基づき，担体上の金属ナノ粒子との複合化による固体塩基触媒機能の開拓を目的とする．具体的には，担持金属ナノ粒子表面に塩基触媒作用を示す金属酸化物クラスターを修飾し，塩基触媒作用と担持金属種が有する酸化還元能が協奏的に機能する複合型活性点の創出と，その活性点構造の制御並びに機能開拓に取り組む．構成要素それぞれの構成金属種・サイズ・形状を変えることで，金属酸化物クラスターの修飾密度やその局所構造を自在に制御し，金属ナノ粒子のレドックス能や金属酸化物クラスターの表面酸素原子の局在電荷を能動的に設計する．令和4年度は，担体上に担持した白金及び銀ナノ粒子へのLindqvist型の金属酸化物クラスターの修飾と触媒特性評価を行った．担持白金触媒表面にニオブ及びタンタルからなる金属酸化物クラスターを修飾すると，CO2を炭素源としたピぺリジンのNホルミル化の活性が著しく向上した．また，担持銀ナノ粒子へのニオブ酸化物クラスターの修飾によりアルコールによるアミンのNアルキル化が高い選択性で進行した．いずれの触媒系でも，金属酸化物クラスターが金属粒子表面に構造を保ったまま選択的に修飾されたことを確認した．外部塩基の添加によって活性が向上したことから，金属酸化物クラスターの塩基触媒機能との協奏により反応が進行したといえる．また，金属酸化物クラスターの表面酸素原子の負電荷制御による塩基触媒能の開拓を志向し，ニオブ及びタンタルからなる複合金属酸化物クラスターを合成し，エポキシ化合物へのCO2の環化付加の選択性制御を達成した．以上のように，種々の担持金属ナノ粒子への金属酸化物クラスターの修飾により，その塩基触媒能との協奏で駆動する触媒系を構築した．

Catalytic function と そ の surface structure は contact に phase masato し て お り, catalytic activity point の comfortable design は catalytic chemical eset の root dry を bear う subject で あ る. This study で は, metal acidification ク ラ ス タ ー の structure by the system of imperial に base づ き, carry on の metal ナ と ノ particle composite の に よ る salt solid base catalyst function の exploit を purpose と す る. Specific に は, bear a metal ナ ノ particle surface に を salt base catalyst role す metal acidification content ク ラ ス タ ー を modify し, salt base catalysis と bear a metal kind of が す る acidification can also yuan が kanadeai に function す の makes と る compound active point, そ の active point structure の suppression and び に function develop に む り group. Elements そ れ ぞ れ の forming metal, サ イ ズ · shape を - え る こ と で, metal acidification content ク ラ ス タ ー の modified density や そ の bureau structure を comfortable に royal し, metal ナ ノ particle の レ ド ッ ク ス acidification can や metal content ク ラ ス タ ー の surface acid element atoms の bureau in charge を move に design す る. Make annual は and 4, carry on に bear hold し た platinum and silver ナ び ノ particle へ の Lindqvist type の metal acidification content ク ラ ス タ ー の modified と catalytic properties evaluation 価 を line っ た. Bear a platinum catalyst surface に ニ オ ブ and び タ ン タ ル か ら な る metal acidification content ク ラ ス タ ー を modified す る と, CO2 を carbon source と し た ピ ぺ リ ジ ン の N ホ ル ミ ル change の active が the し く upward し た. ま た, bear a silver ナ ノ particle へ の ニ オ ブ acidification content ク ラ ス タ ー の modified に よ り ア ル コ ー ル に よ る ア ミ ン の N ア ル キ ル change が high い sentaku property で し た. い ず れ の catalytic system で も, metal acidification content ク ラ ス タ ー が に metal particle surface structure を bartender っ た ま ま sentaku に modification さ れ た こ と を confirm し た. External salt base の add に よ っ て active が upward し た こ と か ら, metal acidification content ク ラ ス タ ー の salt base catalyst function と の kanadeai に よ り anti 応 が for し た と い え る. ま た, metal acidification ク ラ ス タ ー の acid element atoms の negative surface suppression に よ る salt base catalyst can explore the を ambition し の ニ オ ブ and び タ ン タ ル か ら な る composite metal acidification content ク ラ ス タ ー し を synthesis, エ ポ キ シ compound へ の の CO2 cyclization plus の sentaku sex suppression を reached し た. Above の よ う に, 々 の bear a metal ナ ノ particle へ の metal acidification content ク ラ ス タ ー の modified に よ り, そ の salt base catalyst can と の kanadeai で 駆 dynamic す る catalytic system を build し た.

项目成果

V族金属酸化物クラスタ―の耐水性塩基触媒作用

V族金属氧化物簇的耐水碱催化

• 发表时间: 2023
• 作者: Kikkawa Soichi;Fukuda Shoji;Hirayama Jun;Shirai Naoki;Takahata Ryo;Suzuki Kosuke;Yamaguchi Kazuya;Teranishi Toshiharu;Yamazoe Seiji;吉川聡一，藤木裕宇，Chudatemiya Vorakit，永仮広樹，平山純，中谷直輝，山添誠司
• 通讯作者: 吉川聡一，藤木裕宇，Chudatemiya Vorakit，永仮広樹，平山純，中谷直輝，山添誠司

塩基性複合金属酸化物クラスターによる CO2固定化反応

使用碱性复合金属氧化物簇的 CO2 固定反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Kikkawa Soichi;Fukuda Shoji;Hirayama Jun;Shirai Naoki;Takahata Ryo;Suzuki Kosuke;Yamaguchi Kazuya;Teranishi Toshiharu;Yamazoe Seiji;吉川聡一，藤木裕宇，Chudatemiya Vorakit，永仮広樹，平山純，中谷直輝，山添誠司;Chudatemiya Vorakit，Tsukada Mio，Kikkawa Soichi，Yamazoe Seiji;福田正次，吉川聡一，山添誠司;永仮広樹，吉川聡一，中谷直輝，山添誠司;松永優太郎，吉川聡一，山添誠司;石川遥斗，吉川聡一，松岡亮太，草本哲郎，山添誠司;髙橋浩耀，吉川聡一，山添誠司;吉川聡一，塚田実緒，永仮広樹，平山純，東晃太朗，加藤和男，宇留賀朋哉 ，中谷直輝，山本隆文，山添誠司
• 通讯作者: 吉川聡一，塚田実緒，永仮広樹，平山純，東晃太朗，加藤和男，宇留賀朋哉 ，中谷直輝，山本隆文，山添誠司

Dual functional catalysis of [Nb₆O₁₉]^8?-modified Au/Al₂O₃

[Nb₆O₁₉]^8?-修饰的Au/Al₂O<sub>的双功能催化

• DOI: 10.1039/d2cc02472a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Kikkawa Soichi;Fukuda Shoji;Hirayama Jun;Shirai Naoki;Takahata Ryo;Suzuki Kosuke;Yamaguchi Kazuya;Teranishi Toshiharu;Yamazoe Seiji
• 通讯作者: Yamazoe Seiji

Effect of Cluster Size on Their Base Catalysis of Niobium Oxide Clusters

团簇尺寸对其氧化铌团簇碱催化的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroki Nagakari;Soichi Kikkawa;Naoki Nakatani;Seiji Yamazoe
• 通讯作者: Seiji Yamazoe

Tuning of Hydrogenation Ability of Supported Pt Catalysts by Metal Oxide Cluster Modification

通过金属氧化物簇改性调节负载型 Pt 催化剂的加氢能力

• 发表时间: 2022
• 作者: Yutaro Matsunaga;Shoji Fukuda;Soichi Kikkawa;Seiji Yamazoe
• 通讯作者: Seiji Yamazoe