Design of hybrid particles with solid catalyst and enzyme for cascade catalytic reactions

用于级联催化反应的固体催化剂和酶杂化颗粒的设计

• 批准号: 17KK0124
• 负责人: 石井 治之
• 金额: $ 8.82万
• 依托单位: Yamaguchi University (2018-2022)Tohoku University (2017)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17KK0124/
• 关键词: 金ナノ粒子; 固体触媒; 酵素; カスケード反応; マイクロチューブ; グリーンケミストリー; ３次元集積体; ナノ粒子; ナノ材料; 触媒・化学プロセス; 化学工学; ナノバイオ

触媒ナノ粒子は高い表面積に起因する優れた触媒能に加え、繰り返し利用できるのが特徴である。また、近年では酵素が行う各種酸化・還元反応を触媒することが報告されている。酵素の代替の可能性が検討されている。温和な条件で分子特異的に各種反応を触媒する酵素は環境低負荷な工業プロセスを実現可能である一方で、高価であることや安定に運転できる反応条件が限られていること、また一度失活すると再生が困難であることなど改良すべき課題も多い。本研究では触媒ナノ粒子を活用した新たな触媒反応プロセスの開発を目指す。例えば、温和な条件で新たな材料創成となる反応プロセスの構築や、酵素や固体触媒などの触媒能を組み合わせた反応（カスケード反応など）の実現を目的に研究を行う。2022年度は、まず金ナノ粒子および触媒能に着目し、各種酸化・還元触媒触媒反応を迅速に評価できる比色法を確立した。触媒ナノ粒子を評価する一般的な還元反応において、一次反応から生成物の分解あるいは変換反応に移行する現象を捕えることができた。また、前年に引き続き、酵素活性が失活する反応条件において、金ナノ粒子の触媒能は維持されることがわかった。次に、金イオンの場合は、温和な条件でポリマーの酸化重合を効率的に触媒する条件を明らかにした。さらに前年度に特許出願した金マイクロチューブの最適条件やチューブ長を伸長できる条件を明らかにした。金ナノ粒子集積体は繰り返し使える触媒として期待できるだけでなく、電子デバイスの素材や医療材料など幅広い用途に利用でき得る。

Cause high catalytic ナ ノ particle は い surface に す る optimal れ た catalyst can に え, Qiao り return し using で き る の が, 徴 で あ る. Line ま た, recent で は enzyme が う various acidification, yuan also reverse 応 を catalyst す る こ と が report さ れ て い る. The possibility of enzyme enzymes replacing enzymes が検 discuss されて されて る る. Benign conditions な で molecule specific に various anti 応 を catalyst す る enzyme は low environmental load な industrial プ ロ セ ス を may be presently で あ で る party, high 価 で あ る こ と や settle に transport planning で き る が anti 応 terms ら れ て い る こ と, ま た once the deactivation す る と regeneration difficulty が で あ る こ と な ど improved す べ も い more き subject. In this study, the で ナノ catalyst ナノ particles を make use of the <s:1> た new たな catalyst to reverse the 応プロセス development を target す. Example え ば, benign conditions な で new た な materials into constructing と な る anti 応 プ ロ セ ス の build や, enzyme や solid catalyst な ど の catalyst can を groups み close わ せ た anti 応 (カ ス ケ ー ド anti 応 な ど) の be presently を purpose line を う に research. 2022 annual は, ま ず gold ナ ノ particle お よ び catalytic ability に し, various acidification, yuan catalytic catalyst also against 応 を に quickly review 価 で き る colorimetry を establish し た. Catalytic ナ ノ particle を review 価 す る general な also yuan against 応 に お い て, a reverse 応 か ら products の decomposition あ る い は variations in the 応 に transitional す を る phenomenon catching え る こ と が で き た. ま た, the year before に lead き 続 き, enzyme activity が inactivation す る anti 応 conditions に お い て, gold ナ ノ の catalyst particles can は maintain さ れ る こ と が わ か っ た. Time に, gold イ オ ン の は, benign conditions な で ポ リ マ ー の acidification overlap を sharper rate に catalyst す る conditions を Ming ら か に し た. さ ら に annual に before a special し た gold マ イ ク ロ チ ュ ー ブ の optimal condition や チ ュ ー ブ long を elongation で き る conditions を Ming ら か に し た. Gold ナ ノ particle set integrated は Qiao り return し make え る catalyst と し て expect で き る だ け で な く, electronic デ バ イ ス の material や medical material な ど picture hiroo い use に utilization で き る.

项目成果

環境に優しく簡便な金ナノ粒子材料開発プロセス（ポスター）

环保简单的金纳米粒子材料开发流程（海报）

• 发表时间: 2022
• 作者: Yin;M.;Zheng;X.;Blumers;A.;Nakakura;M.;Nakajima;H.;Hasegawa;Y.;Karniadakis;G.;〇石井治之
• 通讯作者: 〇石井治之

金属ナノ粒子水分散液中でのナノ粒子マイクロチューブの作製

金属纳米粒子水分散体中纳米粒子微管的制备

• 发表时间: 2023
• 作者: 〇幡井和哉;吉原雅人;石井治之
• 通讯作者: 石井治之

環境低負荷な金ナノ粒子材料開発プロセスの検討（ポスター）

低环境影响的金纳米粒子材料的开发过程研究（海报）

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉原雅人;幡井和哉;〇石井治之
• 通讯作者: 〇石井治之

石井研究室ホームページ

石井研究所主页

Handling of nanoparticle dispersions for novel material designs

用于新型材料设计的纳米颗粒分散体的处理

• 发表时间: 2022
• 作者: Itoh;T.;Hasegawa;Y.;Haruyuki Ishii
• 通讯作者: Haruyuki Ishii