学会賞(表彰規程第3条1項に該当するもの)[学術的]
構造ユニットの高次制御による酸化反応用複合酸化物触媒の開発
上田 渉殿(北海道大学触媒化学研究センター 教授)
上田氏は,複雑なステップからなる反応の精密な制御を可能とするなどの高度な機能を発現する複合酸化物触媒材料を「構造ユニットとその高次構造化」という新たな視点から創出するとともに,工業的に価値の高い触媒反応への応用研究で多大な成果を挙げている。
構造形成の基本ユニットとして,2次元性層構造ユニット,2次元性あるいは3次元性ポリ酸ユニットを作製し,それらの構造性を保持してハロゲン,有機あるいは金属イオンをリンカーとして高次に組織化された3次元結晶へと導くという材料設計指針のもと,準安定な物質形成が可能な水熱合成法を駆使するなどの合成プロセスも工夫し,多種の新規構造性複合酸化物触媒の合成を達成している。
2次元性金属オキシハライド層を基本構造ユニットとした研究では,種々の新規な層状ビスマスオキシハライドを合成し,それらの構造と触媒作用の詳細な解析から,層構造の組成制御による層間ハロゲンイオンの環境変化を通した触媒機能のチューニングの概念を確立し,SrやLaなどの金属イオンを層構造中に導入した新規層状ビスマスオキシハライドが,エタンの酸化的脱水素反応の極めて高い活性と選択性を示す触媒となることを明らかにした。
ポリ酸を構造ユニットとして用いた研究では,球状のヘテロポリ12-モリブドリン酸とピリジニウムイオンリンカーとで組織化させた後にピリジニウムイオンの一部を除去した有機−無機構造形成体が,アルカンの選択酸化反応触媒として極めて高い性能を示すことを明らかにしている。さらに,平面性アンダーソン型ヘテロポリ酸を基本ユニットとし,バナジルイオンをリンカーに用いたMo-V-O系複合酸化物に関する研究へと展開している。Mo-V二元系やTe,Sb,B,Gaなどを導入した三元系のMo-V-O系複合酸化物結晶体の合成と構造解析を精力的に行い,これらの複合酸化物がアクロレインの選択酸化反応で工業的なレベルを超える活性と選択性を示すことから,アルカン選択酸化の触媒作用について結晶構造を基盤とした構成元素の機能解明を大きく前進させた。斜方晶系Mo-V-O結晶は,酸化・還元誘起細孔径制御能を持つ酸素八面体からなる新たな多孔質材料であることも明らかにしている。このほか,基本ユニットの高次構造化の概念を酸・塩基触媒反応へも適用し,リン酸イオンのポリユニットからなる結晶性リン酸塩触媒がグリセロールの酸化的脱水反応に高活性を示すことなども明らかにした。
このように,上田氏が長年にわたり取り組んでいる研究は,高次な制御を必要とする触媒や新規な材料を創出する結晶構造体の設計指針や方法論を先導するものであり,また創出した新規な構造性複合酸化物は工業的に価値の高い反応に有用であるなど,その成果は顕著で石油化学の進展への貢献も大きい。よって,本会表彰規程第3条1項に該当するものと認められる。
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