Development of super base catalysts

超碱催化剂的开发

基本信息

批准号：
21H01718
负责人：
山添誠司
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

金属酸化物の酸・塩基発現原理解明やその強度制御は触媒化学における大きな課題の１つである．本研究では，我々が見出した「バルクでは酸触媒であるニオブ酸化物の微細化による塩基触媒作用発現」を利用し，原子レベルでサイズ・構造・電子状態を制御した金属酸化物クラスターの酸・塩基性の評価を通じて，酸・塩基発現原理の解明やその強度制御法を開発する．本年度は超強塩基性を示すNb6O19についてその超強塩基の強度や耐水性を触媒反応と量子化学計算から詳細に調べた。触媒反応において、プロトンを引き抜くpKaの異なる基質を用いてクネフェゲナール反応や縮合反応により触媒の塩基強度を調べたところ、pKaが27を超える基質でも反応が進行したことから、Nb6O19はMgOを超える超強塩基触媒であることがわかった。また、水添加実験を行ったところ、水存在下でも超強塩基反応が進行したことから、金属酸化物では極めて珍しい耐水性超強塩基触媒であることがわかった。量子化学計算から、プロトンの吸着サイトとプロトンを引き抜く活性化サイトが異なることが示唆されており、このサイトの違いが耐水性超強塩基性を生み出していると考えている。昨年度合成したサイズの異なるニオブ酸化物クラスター触媒について、その合成法の最適化と塩基強度の調査を行った。マイクロ波合成等を用いることで、短時間で目的のクラスターを合成できることを見出した。また、合成した触媒を用いて触媒反応を行ったところ、従来法で合成した触媒より高い塩基触媒活性を示した。これはカウンターカチオンに用いているアンモニウムカチオンの分解が抑制されたためと考えている。以上より、マイクロ波合成法は本触媒を合成するのに適していると結論した。

了解金属氧化物的原始酸和基础表达并控制其强度是催化化学的主要挑战之一。在这项研究中，我们将使用“氧化尼物的碱基表达，一种大量的酸催化剂，并开发了一种方法来阐明酸，碱基表达和基础表达原理，并通过评估金属氧化物簇的酸和碱性的强度来控制其强度在催化反应中使用催化反应和量子的质量计算，催化反应的基础强度是通过奈夫尼尔反应或凝结反应的基础，该反应使用不同的PKA提取质子，即使质子与pKA进行了更大的pka。进行了实验，即使在水存在的情况下，超长的基本反应也会进行，表明它是一种耐水的超强碱催化剂，对于金属氧化物来说极为罕见。量子化学计算表明，提取质子的质子吸附和激活位点的位点不同，我们认为这些位点之间的差异会产生耐水，超强的基本特性。优化了合成方法，并研究了去年合成的氧化物氧化物簇催化剂的基本强度的不同尺寸。已经发现，通过使用微波合成等，可以在短时间内合成目标群集。此外，当使用合成的催化剂进行催化反应时，它显示出比常规方法合成的催化剂的碱催化活性更高。这被认为是因为在反阳离子中使用的铵阳离子的分解已被抑制。从上面可以得出结论，微波合成适合合成当前的催化剂。

项目成果

期刊论文数量（128）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

FDMNESを利用した高分解能XANESの解析と実習

使用 FDMNES 进行高分辨率 XANES 分析与实践

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
山添誠司;松山知樹
通讯作者：
松山知樹

固体表面のキャラクタリゼーション機能性材料・ナノマテリアルのためのスペクトロスコピー

固体表面表征功能材料和纳米材料的光谱学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
河原田海渡;佐々木成朗;山添誠司
通讯作者：
山添誠司

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

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

HERFD-XASによるクラスター材料の電子状態解析

使用 HERFD-XAS 进行团簇材料的电子结构分析