【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UT0092

利用課題名 / Title

多孔性結晶内における触媒反応の検討

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

光学顕微鏡/Optical microscopy,クロマトグラフ/Chromatography,赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,X線回折/X-ray diffraction,質量分析/Mass spectrometry,核磁気共鳴/Nuclear magnetic resonance,放射光/Synchrotron radiation,質量分析/Mass spectrometry,赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,光学顕微鏡/Optical microscopy,赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,X線回折/X-ray diffraction,放射光/Synchrotron radiation,質量分析/Mass spectrometry,放射光/Synchrotron radiation,質量分析/Mass spectrometry,赤外・可視・紫外分光/Infrared and UV and visible light spectroscopy,エネルギー貯蔵/ Energy storage,ナノ多孔体/ Nanoporuous material

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)

杉野目　 駿

所属名 / Affiliation

東京大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

杉野目駿,室田来実,亀田義勝,杉山敬太

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-451：粉末X線回折装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

アンモニアは多くの化成品や肥料の原料、エネルギーキャリアとして利用される有用な物質である。当研究室はこれまでにPCP型ピンサー配位子を有するモリブデン錯体を触媒として、水またはアルコール及びヨウ化サマリウムを用いて常温常圧の条件で窒素ガスから触媒的にアンモニアを合成することに成功している。本課題では、このモリブデン錯体の実用化に向け、錯体を結晶性多孔質材料である MOFへと担持させた再利用可能な窒素固定触媒の開発を行った。

実験 / Experimental

ジルコニウム(IV)クラスターとベンゼントリカルボン酸からなり、錯体の物理吸着に適した細孔サイズを有するMOF-808を利用した。MOF-808とモリブデン錯体をTHF溶液中室温で混合し、担持触媒(cat 1)を得た。アンモニア生成反応の触媒としてcat 1の回収再利用を試みたところ、3回目の反応時にもほとんど収率の低下は見られなかった。繰り返し行った 3 回の触媒反応で生成したアンモニアの平均収率は 89%で合計のTONは159に達し、3回目の反応時にもほとんど収率の低下が見られなかった。

結果と考察 / Results and Discussion

以上、本課題ではMo錯体をMOFへと担持することにより回収・再利用可能な窒素固定触媒の開発に成功した。これは多孔性材料への錯体の担持によりアンモニアの触媒的合成及び触媒の再利用に成功した世界初の例である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

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)

1. Takayuki Itabashi, Direct synthesis of cyanate anion from dinitrogen catalysed by molybdenum complexes bearing pincer-type ligand, Nature Communications, 13, (2022).
   DOI: doi.org/10.1038/s41467-022-33809-5
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

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