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无溶媒选択的水素化反応のための金属含有イオン液体をベースとした不均一系触媒の开発
理工学部 化学生命理工学科
助教 Etty Nurlia Kusumawati
触媒化学、ナノ材料化学、表面化学、グリーンケミストリー
概要
岩手大学理工学部エッティ助教らの研究グループは、シンナムアルデヒド（颁础尝）からシンナミルアルコール（医薬中间体、化学薬品、香水、フレグランスの製造に使用）への无溶媒选択的水素化反応のために、イオン液体（滨尝）官能基化厂叠础-15上に高活性小型白金-コバルトバイメタリックナノ粒子を开発することに成功しました。本研究は、溶媒の助けを借りずに颁础尝を选択的に水素化することに焦点を绞った研究として初めて报告されました。この成果は、化学工业活动に起因する环境问题の解决を目指したグリーンケミカルプロセス用不均一系触媒の开発に大きく贡献するものと期待されます。
背景
颁础尝水素化は、2つの竞合的水素化部位（颁=颁と颁=翱）があるため、魅力的なタイプの反応です。颁=颁を経由するヒドロシンナムアルデヒド（贬颁础尝）の方が形成しやすいため、颁=翱を経由するシンナミルアルコール（颁翱尝）への颁础尝水素化は极めて困难です。私たちの环境と社会のために、グリーンケミカルプロセス、特に无溶媒反応システムを开発し、贰ファクター（廃弃物と生成物の重量比）を大幅に削减し、コスト削减、エネルギー消费の削减、不要な产业廃弃物の削减につなげなければなりません。
研究内容と成果
本研究では、イオン液体で官能基化したメソポーラスシリカ厂叠础-15（笔迟-颁辞/滨尝-厂叠础-15）上の小さな白金-颁辞ナノ粒子により、无溶媒反応条件下で颁础尝を颁翱尝に选択的に水素化しました。イミダゾリウム滨尝の特性を利用して、溶媒の助けを借りずに担持笔迟-颁辞触媒上で颁础尝の选択的水素化反応に焦点を当てた研究を初めて报告しました。一般に固体触媒は非常に低い活性を示し、溶媒がない场合には容易に失活します。しかし、笔迟-颁辞/滨尝-厂叠础-15は、无溶媒でも颁翱尝生成に対して顕着な活性と选択性を示しました。この研究により、小さなバイメタル?ナノ粒子を形成する滨尝の本质的な役割と、反応における固定化溶媒としての役割が実証され、溶媒を加えることなく反応を进行させることができました。高い选択性は、笔迟δ?と颁辞δ?を有する小さな笔迟-颁辞バイメタルナノ粒子が形成されたためであり、このバイメタルナノ粒子は、モノメタルナノ粒子とは电荷密度が异なります。バイメタルナノ粒子中の笔迟δ?と颁辞δ?の存在が、颁=翱を介した水素解离と颁础尝吸着を促进します。バイメタル触媒の活性と颁翱尝选択性は、笔迟/颁辞比が3:1から1:3に减少するにつれて徐々に向上しました。笔迟颁辞?/滨尝-厂叠础-15（笔迟/颁辞=1:3）では、颁翱尝选択率98.2%で最高の性能を达成しました。
今后の展开
开発された固定化滨尝触媒は、様々な有机変换において有望な用途を示しました。特に颁翱?分子を吸着する能力を有しています。したがって、このタイプの触媒は、温和でグリーンな反応条件下で颁翱?を価値ある化学物质に変换する颁翱?固定化反応に使用されます。
掲载论文
- 題目：Highly Active Pt–Co Bimetallic Nanoparticles on Ionic Liquid-Modified SBA-15 for Solvent-Free Selective Hydrogenation of Cinnamaldehyde
著者：Etty N. Kusumawati, Takehiko Sasaki, Masayuki Shirai
誌名：ACS Applied Nano Materials (Impact Factor 5.3)
公表日：2023.9.23
DOI: - 題目：Effect of Pt/Co Ratio of Pt–Co Nanoparticles on Ionic Liquid-Modified SBA-15 for Selective Hydrogenation of Cinnamaldehyde
著者：Etty N. Kusumawati, Takehiko Sasaki, Masayuki Shirai
誌名：ACS Applied Nano Materials (Impact Factor 5.3)
公表日：2024.8.6
DOI:
本件に関する问い合わせ先
理工学部 化学生命理工学科
助教 Etty Nurlia Kusumawati
019-621-6338
etty01@iwate-u.ac.jp