2022年4月 - 2025年3月
自在に設計可能なシングルサイト金属含有3次元的結晶性炭素の創生と機能開拓
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
近年、金属有機構造体(MOF)のような有機系結晶が、多孔性炭素材料の前駆体分子として利用さているが、有機系結晶由来の3次元的規則構造性は炭素化過程中に崩壊し、従来の多孔性炭素と同様にアモルファスな構造となることが知られている。この点において、熱重合部位を有する金属ポルフィリンを前駆体分子として採用すると、熱処理後も有機系結晶由来の規則構造性を維持した特異な炭素材料である規則性炭素化物構造体(OCF)が得られる。しかしながら、OCF中に固定化されている金属種はNiやFeのみに限られており、報告されている前駆体分子種も少ないことが課題である。当該研究では、前駆体分子の設計に着目し、OCFの細孔構造や活性点近傍の電子状態などが、所望の反応系に適したテーラーメードな設計を行い、OCFを幅広い触媒応用展開が可能な新たなプラットフォームとすることを目的としている。
本年度は、OCFを形成する前駆体分子種を新たに2件報告し、前駆体分子中に導入される熱重合部位の数が、得られるOCFの多孔性に影響を与える要因の1つであることを見出した。
さらに、本年度は同一のポルフィリン前駆体分子を用いて、得られるOCF中に単一のCoおよびCu種が高分散で担持された材料を調製し、金属種の拡張に成功した。また、同一のポルフィリン前駆体分子種を用いると、Ni, CoおよびCuポルフィリンは同一の結晶構造を有していることが明らかとなった。そこで、同一の結晶構造を有するCoおよびCuポルフィリンの混合・熱処理を試みた。その結果、単核CoおよびCuがほとんど偏析なく高分散に固定化されたOCFが調製され、金属種の拡張のみならず、新たに複数種の金属種を有するOCFの調製に成功した。
本年度は、OCFを形成する前駆体分子種を新たに2件報告し、前駆体分子中に導入される熱重合部位の数が、得られるOCFの多孔性に影響を与える要因の1つであることを見出した。
さらに、本年度は同一のポルフィリン前駆体分子を用いて、得られるOCF中に単一のCoおよびCu種が高分散で担持された材料を調製し、金属種の拡張に成功した。また、同一のポルフィリン前駆体分子種を用いると、Ni, CoおよびCuポルフィリンは同一の結晶構造を有していることが明らかとなった。そこで、同一の結晶構造を有するCoおよびCuポルフィリンの混合・熱処理を試みた。その結果、単核CoおよびCuがほとんど偏析なく高分散に固定化されたOCFが調製され、金属種の拡張のみならず、新たに複数種の金属種を有するOCFの調製に成功した。
- ID情報
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- 課題番号 : 22KJ0294
- 体系的番号 : JP22KJ0294
この研究課題の成果一覧
受賞
3-
千田晃生
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2022年11月千田晃生
論文
7-
Tadahiro Ruike, Ryo Kawaguchi, Koki Chida, Hanzhang Zhou, Takeharu Yoshii, Hiroshi Iden, Masataka Inoue, Fumito Tani, Jun Maruyama, Hirotomo NishiharaNanoscale 18(31) 16723-16730 2026年8月13日 査読有り
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Yuta Nishina, Kazuhide Kamiya, Ryota Sakamoto, Fumito Tani, Tomoki Ogoshi, Hirotomo NishiharaCarbon Reports 4(3) 179-187 2025年9月1日 査読有り招待有り筆頭著者
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Akiko Yoshida, Koki Chida, Takeharu Yoshii, Shunsuke Shimizu, Hirotaka Nakatsuji, Kazuhide Kamiya, Yasuhisa Hasegawa, Tetsuji Itoh, Hirotomo NishiharaScience and Technology of Advanced Materials 2025年5月27日 査読有り招待有り
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Yuki Sano, Ryojun Toyoda, Koki Chida, Takeharu Yoshii, Hirotomo Nishihara, Yuta Nishina, Daisuke Asanoma, Shinya Takaishi, Kunihisa Sugimoto, Ryota SakamotoACS Applied Materials and Interfaces 2024年8月5日 査読有り
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Ryo Kawaguchi, Masataka Inoue, Fumito Tani, Tatsuki Sobue, Shunsuke Ohtani, Kenichi Kato, Tomoki Ogoshi, Shoko Nakahata …Green Chemistry 26(15) 8758-8767 2024年7月 査読有り招待有り筆頭著者
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Chida, K., Yoshii, T., Hiyoshi, N., Itoh, T., Maruyama, J., Kamiya, K., Inoue, M., Tani, F., Nishihara, H.Carbon 201(5) 338-346 2023年1月 査読有り招待有り筆頭著者
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Takeharu Yoshii, Koki Chida, Hirotomo Nishihara, Fumito TaniChemical Communications 58(22) 3578-3590 2022年2月 査読有り招待有り
MISC
1講演・口頭発表等
8-
吉井丈晴, 千田晃生, 井上真隆, 清水俊介, Qi Zhao, Devis Di Tommas, 西原洋知第137回触媒討論会 2026年3月24日
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Takeharu Yoshii, Koki Chida, Ryo Kawaguchi, Masataka Inoue, Fumito Tani, Tatsuki Sobue, Shunsuke Ohtani, Kenichi Kato, Tomoki Ogoshi, Shoko Nakahata, Kazuhide Kamiya, Hirotomo NishiharaThe World Conference on Carbon 2025 2025年7月1日
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Hirotomo Nishihara, Fumito TaniInternational symposium on macrocyclic and supramolecular chemistry 2025 2025年5月27日
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Hirotomo Nishihara, Fumito TaniThe 9th NanoLSI Symposium 2025年5月26日
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Koki ChidaIPPT Seminar on Mechanics, Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences 2025年3月10日 招待有り
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Ryo Kawaguchi, Tatsuki Sobue, Shunsuke Ohtani, Kenichi Kato, Tomoki Ogoshi, Shoko Nakahata, Kazuhide Kamiya, Hirotomo NishiharaAtomDeC 4th International Symposium 2024年8月2日
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Hirotomo Nishihara, Fumito TaniThe 18 th international congress on catalysis 2024年7月15日
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Koki Chida, Takeharu Yoshii, Hirotomo Nishihara, Fumito TaniThe Third Workshop on Catalytic Reactions with Ion Transfer through Interfaces (ITICAT2024) 2024年7月10日