利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23HK0084

利用課題名 / Title

バイオマス資源の利活用を可能にする固体触媒の開発

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学

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）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/ Electronic microscope,未利用資源の有効利用技術/ Technologies for effective utilization of unused resources

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)

中島清隆

所属名 / Affiliation

北海道大学触媒科学研究所触媒反応研究部門

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

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

大多亮

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

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

HK-101：ダブル球面収差補正走査透過型電子顕微鏡

報告書データ / Report

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

バイオマス由来糖類であるグルコースの脱水反応により、5-ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）が得られる。HMFは様々な基礎化学品原料へと変換可能であるため、効率良く目的物へと変換するための触媒反応系の構築が求められている。我々の研究グループでは、HMFの酸化的エステル化反応による2,5-フランジカルボン酸ジメチル（MFDC）合成において、Nb₂O₅担持Au触媒（Au/Nb₂O₅）が高い活性を示すことを明らかとした。今回は、Au/Nb₂O₅上のAu種の粒径を確認することを目的として、高角散乱環状暗視野走査透過顕微鏡（HAADF-STEM）を利用した。

実験 / Experimental

Au/Nb₂O₅はコロイド固定化法によって調製した。
HAADF-STEM像の測定条件は下記の通りである。加速電圧：300 ｋV
収束角：17.9 mrad
HAADF取込角：51 - 200 mrad

結果と考察 / Results and Discussion

測定したAu/Nb₂O₅のHAADF-STEM像を図1に示す。2～5 nm程度のAu粒子が比較的高分散に担持されている様子が観測できた。したがって、Au粒子をナノメートルオーダーで担持することが高い触媒活性の1つの要因であることが示唆された。通常、Au粒子はNb₂O₅等の酸性担体上に担持されにくいとされてきたが、今回はコロイド固定化法を用いたことで、ナノ粒子を高分散に担持できたことで高活性を示す触媒が得られたと考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. Au/Nb₂O₅のHAADF-STEM像

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)

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

新井直, Nirupama Sheet, 大須賀遼太, 菅沼学史, 村山徹, 中島清隆，"Au/Nb2O5を用いた5-ホルミル-2-フランカルボン酸メチルの酸化的エステル化反応" 第53回石油・石油化学討論会, 大阪科学技術センター（大阪）, 2023年10月26日

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