2021

北海道大学触媒科学研究所
Institute for Catalysis, Hokkaido University

Annual Report 2021

巻頭言
preface「北海道大学触媒科学研究所年報2021」の刊行にあたって「年報2021」の刊行にあたり，ご挨拶申し上げます．本研究所の設立は，昭和18年（1943年）の触媒研究所の設立に遡り，平成元年（1989年）に触媒化学研究センターとして，さらに平成27年（2015年）に今日の触媒科学研究所として改組されました．革新的触媒の開発と学理追究を担う
基礎研究系8部門，研究成果の実用化および産業界ニーズの技術シーズ化を担う開発系1部門が基盤的研究開発を推進しています．また，ターゲット研究部は6クラスターで構成され，リーダーである准教授が主体的に国内外の研究者を交えて運営し，特定の重要研究課題の解決を目指した研究を行っています．附属の研究施設である附属触媒連携
研究センターには，ユニットと呼ばれる5つの組織があり，たえず変化する社会的要請に対応するために，柔軟かつ戦略的に外部との連携を組織化しています．最先端の研究を支える研究支援技術部は，ガラス加工，金属加工，試料測定などで研究を技術的にサポートします．また，国外の触媒研究拠点とは研究・教育活動の連携パートナーとして，積極的に学術交流協定を締結しています．
本研究所は，平成22年（2010年）に文部科学省から共同
利用共同研究拠点として認定を受け，国内の触媒研究に従事する研究者の利用に供すべく拠点活動を行って参りました．触媒コミュニティーと共に設定した戦略的研究課題と研究者の独自の発想に基づく研究課題への公募を行い，共同研究を端緒とする新しい触媒科学の構築を目指しています．併せて，国内の優れた研究成果を海外に周知するための情報発信型シンポジウム，国内外の研究者への技術
指導や社会への貢献を目的とする触媒高度実践研修プロ
グラムを実施し，拠点としての役割を果たしています．
さらに，平成22年（2010年）より名古屋大学物質科学国
際研究センター，京都大学化学研究所附属元素科学国際研究センター，九州大学先導物質化学研究所と共に統合物質創製化学研究推進機構に参画しています．これら研究所間の共同研究を通して，化学・物理・生物にまたがる物質階
層と合成概念を統合する新学術基盤を創成し，同時に若手研究者の育成を図っています．
触媒科学研究所の研究活動は好調を保っています．第三期中期計画期間の平均では，教員一人当たりの論文数は4本以上を保っており，被引用数top10%論文の割合は20%を超えています．光触媒，バイオマス変換触媒，環境触媒，
有機合成触媒，キャタリストインフォマティクスに関する論文の被引用数は概して高い状況にあります．また，外部との共同研究による成果として出版された論文の中にも質の高い論文が多く，表面構造解析，理論計算によるチーム研究の成果が表れています．企業との関係においては，酸化物の不純物準位の測定，環境触媒，高分子機能性材料，
バイオマス変換などにおいて積極的な共同研究が行われています．
共同利用・共同研究拠点活動については，触媒研究コ
ミュニティーの代表である運営委員会からの意見聴取を行ない改善に努めて参りました．研究所独自に進めてきた
幾つかの共同研究活動を拠点活動に統合し，コミュニ
ティーにおける様々なニーズに対し，より柔軟に対応すべ
く制度を改めました．令和3年度においても，100件を超す
公募共同研究を採択し，教員一人当たり5件以上の共同研究を実施しました．国際共同研究についても改善を進めて
おり，公募共同研究の20%が国際共同研究になりました．
昨年度は海外の研究者との共同研究の成果によって質の高い論文を出版することができました．被引用top10%論
文の35%が海外の共同研究者との共著論文です．
附属触媒連携研究センターの「新放射光源触媒計測科学ユニット」においては，東北大学の次世代放射光施設の建設・運営を担う東北大学国際放射光イノベーション・ス
マート研究センターと協力し，全国の触媒研究者に対する最新情報の発信と勉強会をwebを併用して行いました．
令和3年も続いたCOVID-19の感染拡大は，研究所の活動にも大きな影響を与え続けていますが，webを活用した新たな研究手法を模索した結果，質・量を落とさずに研究・教育活動を遂行することができました．
令和4年度は，第4期中期計画期間の開始年度です．今年
度より，本研究所，大阪公立大学人工光合成研究センター，
産業技術総合研究所触媒化学融合研究センターとともにネットワーク型の「触媒科学計測共同研究拠点」として文部科学省から認定を受け，本研究所は本拠点の代表として拠点活動を牽引して参ります．浦口副所長，中野センター長をはじめ研究所構成員一丸となって，研究所と拠点の運営に尽力する所存です．これまでにも増して，皆様からのご協力ならびにご指導とご鞭撻を賜りますようお願い申し上げます．

触媒科学研究所長
清水研一

1

目次
contents
巻頭言「北海道大学触媒科学研究所年報2021」の刊行にあたって ........................................ 1

沿革 .......................................... 22
2021年度の記録 ................................ 22

研究所編

研究室編

■概要と組織■基礎研究系

歴史 .......................................... 3
設置目的 ...................................... 3
目標と使命 .................................... 3
教育研究理念 .................................. 3
新しい触媒科学発展のための施策 ................ 3
組織 .......................................... 4
所長/特別招へい教授/基礎研究系/実用化推進系/
ターゲット研究部/附属触媒連携研究センター/研究支援技術部/所長室/北キャンパス合同事務部
管理運営 ...................................... 5
教授会/運営委員会/共同利用・共同研究拠点課題
等審査専門委員会/受託研究等受入れ審査委員会/
評価委員会/常置委員会/研究員・大学院生などの受入れ
財務 .......................................... 7
外部資金を含む各年度の予算
施設 .......................................... 7
所在地/建物教育/人材育成/社会連携 ........................ 8
進路状況/触媒化学のフロンティア/ The 12th CSE
International Autumn School & The 9th ALP
International Symposium / Principles of Catalytic
Chemistry: Theory and Application /2021年北の国触媒塾/触媒科学研究所海外派遣制度/触媒高等実践研
修プログラム/学生交流委員会
図書/学術情報/学会等運営支援 ................. 11
図書/学術情報/学会等運営支援■国際・国内交流と共同研究交流協定 ..................................... 12
共同利用・共同研究拠点事業 ................... 12平成28年度～令和3年度文部科学省特別経費「統合物質創製化学研究推進機構」―先導的合成の新学術基盤
構築と次世代中核研究者の育成― ............. 18
講演会・研究会など ........................... 19
第6回触媒インフォマティクスシンポジウム/第15回
工業触媒研究会フォーラム / The 8th International
Symposium of Institute for Catalysis: Novelapproaches for next generation catalysis / ICATInternational Symposium on Catalysis: Advanced
Heterogeneous Catalysis for Synthesis of NH3 andFine Chemicals/情報発信型国際シンポジウム・オン
ライン /触媒科学研究所コロキウム

2■沿革と記録

触媒表面研究部門 .............................. 24
触媒理論研究部門 .............................. 27
物質変換研究部門 .............................. 30
触媒材料研究部門 .............................. 33
光触媒科学研究部門 ............................ 37
分子触媒研究部門 .............................. 44
高分子機能科学研究部門 ........................ 47■実用化推進系 ................................. 50■ターゲット研究部 ............................ 52
触媒研究基盤開発クラスター .................... 53
規整表面ナノ構造研究クラスター ................ 54
プラズモン光触媒反応研究クラスター ............ 57
酸塩基触媒研究クラスター ...................... 59
機能性合金触媒研究クラスター .................. 63
遷移金属誘起高分子合成/変換研究クラスター ..... 65
ナノ界面反応場研究クラスター .................. 66■附属触媒連携研究センター ................... 68
光触媒知的財産活用ユニット/産学官連携触媒研究ユ
ニット/フリッツ・ハーバー研究所ユニット/統合物質
創製化学研究推進ユニット/電子トラップ研究コン
ソーシアム/北大触媒アライアンスユニット/新放射光源触媒計測科学ユニット■研究支援技術部 .............................. 71■その他の業績 ................................. 73

個人編■個人データ
個人データ .................................... 74
教職員の特許 .................................. 88
教職員の受賞 .................................. 88
2021年度担当講義 .............................. 88
2021年度学位審査 .............................. 89
2021年度委員・講師など ........................ 90
2021年度外部資金など .......................... 91

編集後記■編集後記 ...................................... 93■書誌情報 ...................................... 93

年報2021・研究所編●

概要と組織abstract and organization
歴史
触媒の社会的重要性に鑑み，触媒研究所（昭和18年1月30日設置）が設立された．平成元年5月29日に，触媒研究所を母体とし，「触媒化学に関する研究ならびに全国大学等との共同研究，共同利用に供する」ことを目的とする全国共同利用施設，触媒化学研究センターが設置された．その時限は10年（1998年度）とされていたが，平成10年には，
3部門9分野として拡充改組され，平成19年から7研究部門
体制の触媒基礎研究部と，これら部門と学内外の研究者が横断的に連携する7つの研究クラスターを擁した触媒ター
ゲット研究アセンブリ体制からなる新組織を始動させた．
平成22年には，文部科学省「共同利用・共同研究拠点」に採択され，国内唯一の触媒研究拠点として認定された．更に，平成24年以降の拡充改組では，新たに2部門―触媒理論化学研究部門と実用化基盤技術開発部がそれぞれ創設された．そして，平成27年10月1日，北海道大学の強みである触媒科学をさらに発展させるべく，触媒化学研究セン
ターから触媒科学研究所に改組した．

設置目的
触媒科学研究所は触媒科学に関する研究を行い，かつ，
国立大学の教員その他の者でこの分野の研究に従事するものの利用に供することを目的に設置された．

目標と使命
持続可能社会の実現が強く望まれている．持続可能社会実現のためには，物質・エネルギー生産・変換・利用を高効率で実現し，多様な資源を有効活用するための基礎科学と基礎科学に基づく実用化のための応用工学と技術開発が必要である．触媒科学はこの持続可能社会が必要とする
科学・技術を支える核心的学問分野であり，触媒科学の基礎研究を発展させ，触媒に関する基礎研究の成果を実用化につなげて地球規模のイノベーションを促進することは社会の強い要請である．
本研究所は，北大における世界トップクラスの触媒研究を一層推進し，産業化につなげて社会の強い要請に答える．
本研究所は異分野を融合した新たな触媒科学を創造し，国内外の研究者とのネットワーク拠点となって，"エネル
ギー・資源の多様化と高度利用に資する触媒の原理解明および新触媒合成技術の開発を進め，新規触媒の実用化を推進して，触媒先導イノベーションを起こし，持続可能社会を実現すること"を使命と目標として活動をおこなう．

教育研究理念国内外の研究者コミュニティと連携し，物質科学に通底する化学反応の反応機作と反応制御原理に関する基礎概念を明らかにする．この基礎概念に基づき，新しい触媒の●年報 2021・研究所編

創造と実用化を進め，触媒先導イノベーションを実現して，持って社会の負託に応える．
又，この活動を永続的に行い，触媒に関する知識と技術を広め，社会の発展に資する人材とリーダーの育成を進める．

新しい触媒科学発展のための施策
触媒科学研究所は触媒科学研究発展のために5つの施策を掲げる．
1．触媒科学の基礎研究の推進とこれを基にした実用化するための組織整備
触媒表面研究部門，触媒理論研究部門，表面分子科学研
究部門，物質変換研究部門，触媒材料研究部門，光触媒科学研究部門，分子触媒研究部門，高分子機能科学研究部門を設置し，幅広い触媒の各分野に対応するとともに，ター
ゲット研究部に設置したクラスターにおいて，准教授を中心に国内外の研究者と萌芽的，発展的研究を遂行する．一方で，基礎研究の成果を基に研究開発部門では，実用化推進を行う．こうした仕組みにより，学術を基盤とした触媒
先導イノベーションを実現し，持続可能社会を実現する．
2．触媒に関する知識の蓄積と活用
触媒データベースをさらに拡充し，触媒に関する知識を集積する.一方で，人工知能やインフォマティクスを駆使して，この集積された知識を活用し，知識の社会還元を進める．
3．異分野融合
物質を変換し，化学反応速度を制御する触媒は化学の重要な分野である．しかし，今日の急速な科学技術の進歩は触媒を単に触媒化学の中で閉じることを許さず，新たな課
題解決のため，異分野の参入を必要とする．触媒科学研究
所は，従来の分野にとどまることなく，積極的に異分野との議論・連携を通じて，新しい触媒科学を創造する．
4．組織間連携
触媒科学研究所は20名強の小さい集団であるが，国内外の研究所,研究センターと連携することで，その力を増幅する．具体的には，産業化をミッションとする産業総合研
究所や量子ビームを用いて触媒構造を調べる高エネル
ギー加速器研究機構との連携を推進し，名古屋大学物質科
学国際研究センター，京都大学化学研究所附属元素科学国際研究センター，九州大学先導物質科学研究所とともに，
統合物質創製化学研究推進機構に参画する．この他にも連携先を探り，その組織間連携の中で，不足した力を補い，我が国全体の触媒科学の推進と若手人材育成を行う．この連携の拠点になるのが，新設された附属触媒連携研究センターである．附属触媒連携研究センターに連携先のユニットを作り，研究スペースを提供することで，連携先との緊密な関係を作りあげる．
5．国際ネットワークの構築
触媒科学研究所は様々な国の大学・研究機関と積極的に
学術交流協定を締結している．今後さらに協定締結を進め，全世界とのネットワーク構築を拡充する．また，新設された附属触媒連携研究センターでは，いくつかの研究所

3

のユニット（FHIユニットなど）をセンター内に設置して，研究スペースを提供し，長期滞在型研究者の招へいを進める．また，研究所では15年にわたって海外派遣制度を実施してきた．このプログラムでは，大学院生・若手教員を世界に通用する後継者に育成すべく，海外のトップクラスの教員との共同研究を担当させて，世界規模の学術レベルへの向上および若手育成に貢献する．また，このような活動を通じて国際研究拠点の構築を行う．

〈触媒科学研究所教授〉長谷川淳也■特別招へい教授〈北海道大学名誉教授/特別招へい教授〉鈴木章・〈パデュー大学特別待遇教授/特別招へい教授〉根岸英一［～2021/06/06］■基礎研究系組織
2015年10月の改組後の本研究所は，触媒分野に新しいコ
ア化学を生み出すことを目的に基礎研究を推進する基礎研究系の7研究部門と基礎研究の成果を基に実用化推進を行う研究開発部門，および触媒を機軸とした科学・技術のイノベーションを目的とする自立集合型の研究クラス
ターからなるターゲット研究部で構成されている．また，研究支援技術部を擁している．事務は北キャンパス合同事
務部が行っている．
本研究所の常勤教職員（ターゲット研究部は所属教員など）および北キャンパス合同事務部の配置は以下のとおり（研究員/外国人研究員/大学院生については人数のみ表示）．非常勤職員と大学院生などは「研究室編」の各研究室の項目を参照．
所長
基礎研究系
触媒表面研究部門
触媒理論研究部門
物質変換研究部門
触媒材料研究部門
光触媒科学研究部門
分子触媒研究部門
高分子機能科学研究部門
実用化推進系
研究開発部門ターゲット研究部
触媒研究基盤開発研究クラスター
規整表面ナノ構造研究クラスター
プラズモン光触媒反応研究クラスター
酸塩基触媒研究クラスター
機能性合金触媒研究クラスター
遷移金属誘起高分子合成/変換研究クラスター
ナノ界面反応場研究クラスター
附属触媒連携研究センター
光触媒知的財産活用ユニット
産学官連携触媒研究ユニット
フリッツ・ハーバー研究所ユニット
統合物質創製化学研究推進ユニット
電子トラップ研究コンソーシアム
北大触媒アライアンスユニット
新放射光源触媒計測科学ユニット
研究支援技術部
北キャンパス合同事務部

4■所長

触媒表面研究部門 〈教授〉朝倉清髙・〈准教授〉髙草木
達・研究員1名・外国人研究員2名・大学院生10名・学部
学生2名
触媒理論研究部門 〈教授〉長谷川淳也・〈准教授〉飯田健二・〈助教〉Min GAO・外国人研究員3名・大学院生5名・学部学生1名
物質変換研究部門 〈教授〉福岡淳・〈准教授〉中島清隆・〈助教〉小林広和［～2021/12/31］/Abhijit SHROTRI・外国人研究員2名・大学院生10名・学部学生1名
触媒材料研究部門 〈教授〉清水研一・〈准教授〉古川森也・〈特任講師〉前野禅・〈助教〉鳥屋尾隆・研究員3名・外国人研究員2名・大学院生29名・学部学生2名
光触媒科学研究部門 〈教授〉大谷文章・〈准教授〉Ewa
KOWALSKA・〈助教〉高島舞・外国人研究員2名・大学
院生5名
分子触媒研究部門 〈教授〉浦口大輔・〈助教〉趙強・学部学生2名［2021/10/01～］
高分子機能科学研究部門 〈教授〉中野環・〈准教授〉Zhiyi
SONG・〈助教〉坂東正佳・外国人研究員2名・大学院生
8名・研究生3名■実用化推進系
研究開発部門〈教授〉西田まゆみ■ターゲット研究部
触媒研究基板開発研究クラスター＜拠点型＞ 〈リーダー/教授〉長谷川淳也・〈教授〉朝倉清髙/福岡淳/清水研一/
大谷文章/浦口大輔/中野環/西田まゆみ
規整表面ナノ構造研究クラスター＜展開型＞ 〈リーダー/准教授〉髙草木達・〈教授〉清水研一・〈学外研究協力教員/慶應義塾大学〉近藤寛・〈学内研究協力教員/地球環境科学研究院教授〉八木一三・〈学外研究協力教員/名古屋大学〉山田泰之・〈学外研究協力教員/東京大学〉佃達哉・〈学外研究協力教員/東京工科大学〉原賢二・〈学外研究
協力教員/物質・材料研究機構〉魚崎浩平/増田卓也・〈学
外研究協力教員/国際基督教大学〉Wang Jae CHUN〈学外研究協力教員/お茶の水女子大学〉近藤敏啓・〈学外研究
協力教員/理化学研究所〉瀧川一学
プラズモン光触媒反応研究クラスター＜展開型＞ 〈リーダー/准教授〉Ewa KOWALSKA・〈准教授〉髙草木達・〈学外研究協力教員/芝浦工業大学〉Izabela RZEZNICKA〈学外研究協力教員/京都大学〉阿部竜・〈学外研究協力
教員/West Pomeranian University of Technology（ポーランド）〉Agata MARKOWSKA-SZCZUPAK〈学外研究協力教
員 / パ リ 大 学 （ フ ラ ン ス ）〉 Hynd REMITA/Christophe
COLBEAU-JUSTIN〈学外研究協力教員/スウィンバーン
大学（オーストラリア）〉Saulius JUODKAZIS〈学外研究年報2021・研究所編●

協 力 教 員 / グ ダ ン ス ク 大 学 （ ポ ー ラ ン ド ）〉 Adriana
ZALESKA〈学外研究協力教員/ウルム大学（ドイツ）〉
Sven RAU 〈 学 外 研 究 協 力 教 員 /Poznan University ofTechnology（ポーランド）〉Marcin JANCZAREK〈学外研究協力教員/湖北工業大学（中国）〉Zhishun WEI〈学外研
究協力教員/湘潭大学（中国）〉Shuaizhi ZHENG
酸塩基触媒研究クラスター＜展開型＞ 〈リーダー/准教授〉中島清隆・〈教授〉長谷川淳也・〈学内研究協力教員/地球環境科学研究院教授〉神谷裕一・〈学外研究協力教員/千葉大学〉一國伸之・〈学外研究協力教員/東北大学〉
加藤英樹・〈学外研究協力教員/東京工業大学〉横井俊之/本倉健・〈学外研究協力教員/アイントホーフェン工科大学(オランダ)〉Emiel J.M. HENSEN〈学外研究協力教員/
トリノ工科大学（イタリア）〉Barbara ONIDA
機能性合金触媒研究クラスター＜展開型＞ 〈リーダー/
准教授〉古川森也・〈教授〉朝倉清髙/長谷川淳也・〈客員
教員/東京工業大学〉野崎智洋・〈学外研究協力教員/東京工業大学〉小松隆之・〈学外研究協力教員/東北大学〉亀
岡聡・〈学外研究協力教員/高知大学〉小河脩平・〈学外研
究協力教員/シンガポール国立大学〉Ning YAN
遷移金属誘起高分子合成/変換研究クラスター＜展開型＞〈リーダー/准教授〉Zhiyi SONG〈学外研究協力教員/徳島大学〉小笠原正道・〈学外研究協力教員/近畿大学〉今井喜胤・〈学外研究協力教員/Renmin University of China〉
Zhiping LI
ナノ界面反応場研究クラスター＜展開型＞ 〈リーダー/
准教授〉飯田健二・〈准教授〉古川森也・〈客員教員/NINS〉
江原正博・〈学外研究協力教員/筑波大学〉矢花一浩・〈学
外研究協力教員/京都大学〉寺西利治・〈学外研究協力教員/東京理科大学〉根岸雄一・〈学外研究協力教員/豊橋技科大〉八井崇・〈学外研究協力教員/アルバータ大学〉
Andriy KOVALENKO■附属触媒連携研究センター
光触媒知的財産活用ユニット 〈ユニット長/客員教授/昭和電工〉黒田靖・〈教授〉大谷文章・〈准教授〉Ewa
KOWALSKA・〈助教〉高島舞
産学官連携触媒研究ユニット 〈ユニット長/教授〉西田
まゆみ・〈教授〉福岡淳/清水研一・〈客員教授/ウェスト
コーナー〉隅田敏雄・〈客員教授/産業技術総合研究所〉
佐藤一彦/富永健一/浅川真澄/畑中雅隆/吉田勝・〈学内研究協力教員/理学研究院准教授〉高橋啓介・〈理化学研究所〉瀧川一学
フリッツ・ハーバー研究所ユニット 〈ユニット長/教授〉
長谷川淳也・〈教授〉朝倉清髙・〈客員教授/Fritz Haber
Institute of the Max Planck Society 〉 Hans-Joachim
FREUND/Matthias SCHEFFLER〈客員准教授/Fritz Haber
Institute of the Max Planck Society〉熊谷崇
統合物質創製化学研究推進ユニット 〈ユニット長/教授〉
中野環・〈教授〉朝倉清髙/長谷川淳也/福岡淳/清水研一/
大谷文章/浦口大輔/西田まゆみ
電子トラップ研究コンソーシアム 〈ユニット長/教授〉
大谷文章・〈准教授〉Ewa KOWALSKA・〈助教〉高島舞
北大触媒アライアンスユニット 〈ユニット長/教授〉長
谷川淳也・〈学内研究協力教員/農学研究院教授〉森春英・〈学内研究協力教員/理学研究院教授〉武次徹也・〈学内研究協力教員/工学研究院教授〉幅﨑浩樹/向井紳/柴山環
樹・〈学内研究協力教員/薬学研究院教授〉松永茂樹・●年報 2021・研究所編〈学内研究協力教員/地球環境科学研究院教授〉小西克明/
神谷裕一
新放射光源触媒計測科学ユニット 〈ユニット長/教授〉
朝倉清髙・〈教授〉清水研一/福岡淳・〈准教授〉髙草木達/中島清隆/古川森也・〈助教〉鳥屋尾隆/小林広和/Abhijit
SHROTRI〈客員教授/東北大学〉村松淳司/西堀麻衣子/髙
橋幸生■研究支援技術部〈班長〉石川勝久
第一研究機器開発班〈技術主任〉長谷川貴彦

第二研究機器開発班 〈技術主任〉向井慎吾・〈技術職員〉
川村裕介
研究機器管理班 〈技術主任〉山岸太平・〈技術職員〉下田周平・〈研究支援推進員〉中村守男■所長室〈特定専門職員〉久保田亜美■北キャンパス合同事務部〈事務長〉中田雄二
総務担当 〈係長〉岩部もゆみ・〈主任〉穗苅陽子/豊島理恵/敦賀千佳子・〈係員〉沼倉明紗美/新井田知果/松坂知里・〈事務補佐員〉岩谷陽子/伊藤春奈
研究協力担当 〈係長〉近藤哲仁・〈主任〉小池直弘/山本
一博/小関弘悦・〈事務補佐員〉柳亮輔・〈事務補助員〉赤塚正訓・〈研究支援推進員〉小林梨江
会計担当 〈係長〉佐藤毅/富樫弘/梶栄治/越智亨・〈係員〉
市原砂知/中澤麗花/二ノ上陽太/越田京介/三浦辰也・〈事務補佐員〉岡内啓子/吉村牧子/武田貴子・〈研究支援推進員〉駒井京子北キャンパス図書室〈係員〉前田翔太

管理運営
本研究所は触媒科学に関する我が国の研究の中心として，共同利用・共同研究を推進している．現在，教授会を最高意思決定機関としている．これに加えて，国内外のコミュニティの意見を集約し，共同研究や研究所の管理運
営・運営計画・人事に助言を行う運営委員会，研究所の活動に対して，年報をもとに，毎年評価と自己点検を行う評
価委員会が設置され，所長に対して，適切なコメントをすることで，開かれた触媒科学研究拠点を目指している．
こうした外部も含めた意見は所長に集約し，教授会にフィードバックする．実際に管理運営をする組織としては，第一（出版広報）第二（環境安全）および第三（計画策定・予算）の三常置委員会がおかれている．また，外部との連携を推進するための附属触媒連携研究センターがある．さらに准教授を中心として活動するターゲット研究部の会議も所長が指揮し，若手人材が活躍しやすい環境形成に尽力している．

5

教授会
所長
副所長

常置委員会
第一常置委員会
第二常置委員会
第三常置委員会
附属触媒連携研究センター長
ユニット連絡会議
ターゲット研究部会議

運営委員会

共同利用・共同研究拠点
課題審査専門委員会

評価委員会

■教授会
朝倉清髙/長谷川淳也/福岡淳/清水研一/大谷文章/浦口大輔/中野環/西田まゆみ

科教授〉江口浩一〈薬学研究院教授〉松永茂樹〈農学研究院教授〉森春英〈工学研究院教授〉柴山環樹〈東京大学特別教授・信州大学特別特任教授〉堂免一成■常置委員会
第一常置委員会 〈教授〉清水研一（委員長）〈教授〉福岡淳（副委員長）〈教授〉朝倉清髙〈准教授〉飯田健二〈教授〉大谷文章〈教授〉浦口大輔〈准教授〉宋志毅〈教授〉西田まゆみ〈技術職員〉山岸太平〈特定専門職員〉
久保田亜美
第二常置委員会 〈教授〉中野環（委員長）〈教授〉浦口大輔（副委員長）〈准教授〉髙草木達〈助教〉高敏〈准教授〉中島清隆〈助教〉鳥屋尾隆〈教授〉大谷文章〈教授〉西田まゆみ〈技術専門職員〉石川勝久
第三常置委員会 〈教授〉朝倉清髙（委員長）〈教授〉大谷文章（副委員長）〈教授〉長谷川淳也〈教授〉福岡淳〈教授〉清水研一〈教授〉浦口大輔〈教授〉中野環〈教授〉西田まゆみ■運営委員会〈触媒科学研究所長〉長谷川淳也〈触媒科学研究所教授〉
朝倉清髙〈触媒科学研究所教授〉清水研一〈地球環境科学研究院教授〉小西克明〈理学研究院教授〉武次徹也〈薬学研究院教授〉松永茂樹〈農学研究院教授〉森春英〈工学研究院教授〉幅﨑浩樹〈工学研究院教授〉柴山環樹〈九州大学先導物質化学研究所物質基盤化学部門教授〉吉澤一成〈京都大学大学院工学研究科教授〉江口浩一〈京都大学大学院薬学研究科特任教授〉丸岡啓二〈大学共同利用機関法
人自然科学研究機構分子科学研究所長〉川合眞紀〈東京大学特別教授・信州大学特別特任教授〉堂免一成〈九州大学
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所附属三井化学カーボンニュートラル研究センター教授〉中村潤児〈三菱ケミカル株式会社Science & Innovation Centerエグゼク
ティブフェロー〉瀬戸山亨〈東北大学副理事国際放射光イ
ノベーション・スマート研究センター長〉村松淳司〈（株）豊田中央研究所ビヨンドX研究部門理事〉稲垣伸二■共同利用・共同研究拠点課題等審査専門委員会〈神戸大学大学院理学研究科教授〉大西洋〈触媒科学研究所教授〉清水研一〈触媒科学研究所准教授〉中島清隆〈工学研究院教授〉向井紳〈地球環境科学研究院教授〉神谷裕
一〈北九州市立大学国際環境工学部エネルギー循環化学科
准教授〉天野史章〈豊田工業大学工学（系）研究科（研究院）准教授〉山方啓〈東北大学大学院工学研究科教授〉冨重圭一■受託研究等受入れ審査委員会〈触媒科学研究所長〉長谷川淳也〈触媒科学研究所教授〉
西田まゆみ〈触媒科学研究所教授〉浦口大輔〈理学研究院
教授〉武次徹也〈工学研究院教授〉幅﨑浩樹〈地球環境科
学研究院教授〉小西克明■研究員・大学院生などの受入れ本研究所では，研究員及び外国人研究員の受入れに関する申合わせを定め，多数の国内外の研究員を受入れ，本研
究所教員との共同研究を実施するとともに，学内においては，大学院教育にも参画し多数の学生を受入れ指導を行っている．
研究員 （1）内地研究員，私学研修員，専修学校研修員，
公立大学研修員及び受託研究員等の制度により派遣される研究者 （2）国立大学法人北海道大学共同研究取扱規程により受入れる研究者 （3）日本学術振興会特別研究員に採用の研究者 （4）本学又は他大学を退職した教員
及び企業等において優れた研究業績を有し当該企業等を退職した研究者で，本研究所の研究の推進支援を目的として受入れる者 （5）競争的研究資金により受入れる研究者(非正規職員として雇用する場合を除く) （6）本学の大学院博士課程を修了後，1年未満で正規の職を有しない者（7）他大学の大学院生(特別研究学生等の正規学生を除く) （8）その他本研究所において研究等を行うことを目的として受入れる研究者
外国人研究員 （1）政府と外国政府間の協定等により招へいの外国人研究者 （2）日本学術振興会，国際交流基
金，国際協力機構等の公的機関により招へいの外国人研究者 （3）本学における国際交流のための基金等により招へいの外国人研究者 （4）その他本研究所において研究等を行うことを目的として訪れまたは招へいする外国人
研究者
大学院生・学部学生 基礎研究系の各研究部門において受け入れている．所属研究科等は以下のとおり．
大学院工学院/工学部： 触媒表面研究部門（朝倉研究室）
大学院総合化学院/工学部： 触媒材料化学研究部門（清水研究室）
大学院環境科学院：■評価委員会〈触媒科学研究所長〉長谷川淳也〈触媒科学研究所教授〉
朝倉清髙〈触媒科学研究所教授〉福岡淳〈触媒科学研究所
教授〉清水研一〈触媒科学研究所教授〉大谷文章〈触媒科学研究所教授〉浦口大輔〈触媒科学研究所教授〉中野環〈触媒科学研究所教授〉西田まゆみ〈京都大学大学院工学研究6

光触媒科学研究部門（大谷研究室）

大学院生命科学院/薬学部： 分子触媒研究部門（浦口研究室）
大学院総合化学院/理学部: 物質変換研究部門（福岡研究室）
・高分子機能科学研究部門（中野研究室）
・触媒理論
研究部門（長谷川研究室）

年報2021・研究所編●

受入状況（かっこ内は留学生で内数）《2021年度》研究員1名・外国人研究員8名・大学院生67（46）名・学部学生8名・研究生3（3）名財務■外部資金を含む2021度の予算《2021年度》 （前年比：1.019/2003年度比：1.665）
運営費交付金77,316千円
科学研究費補助金
90,761千円
間接経費（科学研究費補助金）
11,622千円
産学連携経費5,496千円
受託研究132,916千円
民間等との共同研究
49,715千円
奨学寄付金
5,910千円
その他研究助成1,000千円
間接経費（その他研究助成）
13,329千円
合計
388,065千円［科学研究費補助金総交付額（他機関への分担金，間接経費（30％）を含む）の内訳＝新学術領域研究：1件/基盤研●年報 2021・研究所編

究（A）：2件/基盤研究（B）：9件/基盤研究（C）：1件/挑戦的研究（開拓）：1件/挑戦的研究（萌芽）：1件/若手研究：
2件/国際共同研究加速基金（国際共同研究強化（B））：1件/特別研究員奨励費：4件/合計22件・107,630 千円］

施設■所在地
旧触媒化学研究センターは，2003年10月まで，移転途中の中間段階をのぞき，北海道大学南キャンパス内の触媒化学研究センター棟に所在（現在は理学部8号棟）．2003年11月より北海道大学構内北キャンパス内の創成科学研究棟（001-0021 札幌市北区北21条西10丁目）に移り，触媒科学研究所に改組した後も同地に所在する．

■建物
2,435平方メートル（北海道大学創成科学研究棟内の占有面積）7

教育/人材育成/社会連携

学物質，社会のあり方などについて学ぶことを目標とします．

触媒科学研究所は研究機関であるが，各研究部門が属す
る工学院，環境科学院，総合化学院および生命科学院において大学院教育を行うとともに，全学教育科目および関連する学部の専門科目の担当，触媒化学に関連する研究会の実施を通じ広く教育活動を行っている．（担当講義および本研究所に所属の学生等の学位審査については《個人編》
を参照されたい．
）
また，「触媒科学研究所海外派遣制度」による大学院生と若手教員の海外諸外国における研究の促進，「触媒高等実践研修プログラム」による触媒を専門とする研究者・学生のほか，企業，研究機関，大学，高校等に所属する必ずしも触媒を専門としない研究者，技術者，教育者に対する触媒研究の研修機会の提供，さらに，学生交流委員会による研究室をこえたセンター内の交流をすすめている．

授業計画：触媒の基礎から環境触媒，燃料電池などの最新の応用研究まで，触媒科学研究所の教員が持ち回りで，最新のトピックを講義します．最終回は，北キャンパスにある触媒科学研究所の見学会を行うことを予定していたが，新型コロナ感染症拡大のため，Virtual見学会をオンライン
で行った．

■進路状況
触媒科学研究所配属学生のうち2021年度修了者の進路状況は以下のとおり．
進路
修士/博士進学大学
公的研究機関
官公庁
民間企業
その他
合計

博士修了
3
0
0
1
1
5

修士修了
4
0
1
0
9
1
15

学部卒業
3
1
0
0
1
0
5

■触媒化学のフロンティア
全学教育科目（総合科目）の「触媒化学のフロンティア」
は触媒科学研究所が担当し，教員のうち，教授および准教授全員によるオムニバス形式の講義および最終回の触媒科学研究所見学会を行っている．シラバスデータと各回の講義担当は以下のとおり．

成績評価の基準と方法： 出席状況と各担当教官から出される課題へのレポート等により評価します．
備考： 講義は統一してオンラインで行い，講義資料はELMSからダウンロードしてもらい配布します．
授業アンケート評価（回答：11人/最高5）：4.25
各回の講義： 第1回（2021/04/16）朝倉清髙「ガイダンスと表面研究」
・第2回（2021/04/23）Ewa KOWAKSKA「Scienceor Magic, Science and Art, Science in Daily Life.」・第3回（2021/04/30）大谷文章「化学物質の同定について考える」
・
第4回（2021/05/07）髙草木達「走査型トンネル顕微鏡：原子・分子の直接観察と制御」・第5回（2021/05/14）古川森也「金属触媒の設計と開発」・第6回（2021/05/21）清水研一「金属ナノ粒子の触媒作用」・第7回（2021/05/28）浦口大輔「分子のかたちを決める分子触媒」
・第8回（2021/06/04）
西田まゆみ「企業における研究開発」
・第9回（2021/06/11）
長谷川淳也「理論・計算化学による触媒反応研究」・第10回（2021/06/18）飯田健二「触媒反応を理解するための分野を超えた理論の融合」
・第11回（2021/06/25）福岡淳「野菜・果物の鮮度を保つ触媒の化学」
・第12回（2021/07/02）
中島清隆「固体触媒によるバイオマス資源化」・第13回（2021/07/09）中野環「高分子の立体構造と機能」
・第14回（2021/07/16）Zhiyi SONG「クロスカップリング反応中のパラジウム触媒」
・第15回（2021/07/30）朝倉清髙「研究室紹介」

開講日： 第1学期金曜日第5校時（16：30～18：30）■The 12th CSE International Autumn School &The 9th ALP International Symposium

教室：オンライン授業

主催：CSE-ALP International Autumn School実行委員会

受講者数：29名

共催：北海道大学大学院総合化学院（CSE）;北海道大学
物質科学フロンティアを開拓するAmbitiousリーダー育成
プログラム（ALP）; 北海道大学触媒科学研究所（ICAT;
フロンティア化学教育研究センター（FCC）;物質科学アジア連携大学院（AGS）; 北海道大学 スマート物質科学を拓くアンビシャスプログラム（SMatS）

責任教員： 朝倉清髙
キーワード： 触媒，化学物質，環境とエネルギー，持続的な発展
授業の目標： 触媒とは，それ自身は変化せずに化学反応を促進する効果を持つ物質のことを指します．ある特定の物質を効率よく合成したり，有害な化学物質を無害化した
りするのに不可欠です．エネルギーを生む過程でも触媒は欠かせません．われわれの体の中でも，酵素といった触媒が働いています．このように，触媒は今や化学を支える
もっとも重要な概念のひとつであり，持続的な化学工業の発展のためには不可欠な化学物質です．触媒科学研究所では，触媒による化学反応のしくみを明らかにしたり，新しい触媒の開発をめざしていろいろな角度から研究を進めています．本講義では，触媒研究の最先端ではどのようなことが行われているのか，将来どのようなことが実現できると期待されているのかをやさしく解説します．
到達目標： 触媒化学の最先端のトピックスを学ぶことを通じて，触媒の役割を理解し，正しい物質観にもとづいた科学的な考え方を身につけ，資源とエネルギー，環境と化

8

準備学習（予習・復習）等の内容と分量： 復習を兼ねて
課題レポートを出す場合があります．

日時：2021年10月13－14日
会場：オンライン
人数：43名（博士課程学生28名、修士課程学生6名、学部生1名、博士研究員1名、教員7名）
概略：総合化学院が設立した2010年から博士学生を主体としてSummer Schoolを行ってきた．これは北海道大学GCOEによる博士育成プログラムの一環であったため，GCOEからのサポートにより開催費用を計上した．GCOEの終了に伴い，学生実行委員による継続の希望に対して2012年より
総合化学院が主催，触媒化学研究センターが共催する形で総合化学院夏の学校として開催してきた．
2021年度は総合化学院における理工交流イベントだけ
でなくALPの国際交流活動，国際会議活動およびSMatSの年報2021・研究所編●

活動として位置づけられ，2名の講師を招いた．
3つの方針：英語を公式言語とする．学生が主体的に企画する．学生は全員発表し，理工融合を図る．
講演者・演題：Day 1, October 13, 2021
13:00-13:10 Opnening session
13:10-14:10 Yuichi Kitagawa (Faculty of Engineering,
Hokkaido University, Sapporo, Japan)"Photochemistry and Photophysics of Lanthanide
Complexes"
14:20-15:20 Min Gao (Institute for Catalysis, Hokkaido
University, Sapporo, Japan))"Theoretical simulations of heterogeneous catalysis"
15:30-16:15 Ice break
16:15-17:45 Poster presentation
17:45-19:15 Group photo and dinner break
19:15-20:30 Social gathering
Day 2, October 14, 2021
09:00-10:30 Oral presentation
10:45-12:20
Recreation
12:20-12:30 Closing session(Announcement of poster & oral presentation prize winners)
実行委員：岡 紗雪 環境科学院D1, ALP6期生;伊藤 琢磨
総合化学院D1;冨田 永希 生命科学院D1, ALP6期生;王 鈺
博,総合化学院D2, ALP5期生; 呉 佳氷 環境科学院D2,
ALP5期生; 石坂 優人 生命科学院D2, ALP5期生; 高橋 里
奈 総合化学院D3, ALP4期生; 堤 拓朗 理学研究院PD,
ALP3期生; 原渕 祐 理学研究院, 助教
Poster Award Winners：
P03 Shinji Noguchi“Synthesis of titanium oxide in double network gels”
P06 Yubo Wang
“ Dispersion Stabilization of Nanoparticles by Cyclic
Polymers”
Ice Break and Workshop
Oct. 13th 15:30-16:00 Ice Break (MIRO 利用)
Oct. 14th 10:40-12:00 Workshop: “Why do so few Japanese go
on to doctoral courses?”
懇親会：
SpatialChat利用し、リクリエーションとして、オンライン
ゲームAmoung usなどを行い，親睦を深めた．

図2

Miroを利用したIcebreakの様子■Principles of Catalytic Chemistry: Theory andApplication
主催：Hokkaido Summer Institute
開講日時：2021年7月26日（月）～8月4日（水）会場：オンライン
受講登録者数：13名
概略：Hokkaido Summer Instituteは，北海道大学に世界の第一線で活躍する優れた教育研究業績や活動歴を有する研究者を招聘し，本学教員と協働で教育活動を実施するプロ
グラムである．授業は英語で行われ，海外の大学からの受講生も受け入れている．今回は新型コロナウィルスの影響のため，すべてオンライン講義となった．本講義では，触媒科学研究所の古川森也准教授，飯田健二准教授に加え，Tsinghua UnievrsityからJun LI氏を，Northeastern University
からSong LI氏を招聘し，触媒の原理や機構を解明するための各種計測手法について学ぶとともに，具体的な材料と各種触媒反応への応用についても学ぶことができる体系的な講義となった．触媒研究への入口に立った学生に対して，触媒の基礎から応用までを一度にレビューできる良い機会となり，高い教育効果があったと期待できる．
各 回 の 講 義 ： ○ Dr. Shinya FURUKAWA (Institute for
Catalysis, Hokkaido University): Catalyst design andpreparation / Development of highly efficient metallic and alloy
catalyst, ○Dr. Kenji IIDA (Institute for Catalysis, Hokkaido
University): Density functional theory / Theoretical methods forsolvation effect, ○ Dr. Song LI (Northeastern University):
Electrocatalysis: fundamentals and applications / Designprinciples and synthesis of alloy electrocatalysts, ○Dr. Jun LI(Tsinghua University): Computational catalysis and kinetics /Computational heterogeneous catalysis■2021年北の国触媒塾
主催：触媒学会北海道支部
共催：北海道大学触媒科学研究所
協賛：日本化学会
日時：2021年7月3日（土）08:50-17:30
会場：オンライン開催（Zoom配信）
参加者：304名（うち86名は企業からの一般参加）

図1

集合写真

●年報 2021・研究所編

概略：触媒科学研究所では，触媒学会が開催する「北の国触媒塾」を共催している．この講習会の目的は，触媒の研究を行っている研究室に配属された大学院生・学部学生，
および一般の方に触媒の基礎を学んでもらうことである．
本年は触媒材料研究部門の飯田健二准教授が事務局を担当し，7月3日にオンライン（Zoom配信）で開催された．
触媒学会北海道支部長の清水研一教授（北大触媒研）から開塾挨拶と概要説明が行われ，坂上敏寛先生（北見工業9大学）により触媒材料と触媒調製法，向井紳先生（北大院工）により触媒の構造解析(I)，中坂佑太先生（北大院工）により固体触媒反応の反応速度論，神田康晴先生（室蘭工大）により触媒の構造解析(Ⅱ)，中島清隆先生（北大触媒研）により酸塩基触媒の反応と解析，清水研一先生（北大触媒研）により金属ナノ粒子・遷移金属酸化物の触媒作用，
福岡淳先生（北大触媒研）により触媒の実用化：概論とケー
ススタディについて講じられた．
オンライン開催のため全国の大学・企業から大勢の参加者があり，例年以上に盛況の様相を呈した．短時間に濃密な内容の講義がなされ，またチャット機能を活用したことにより例年よりも多くの質問が参加者からなされた．オンライン開催のメリットが良い形で現れた典型的な成功例であったと思われる．
8:50-09:00

開塾式・概要説明

9:00-10:00

触媒材料と触媒調製法
大学

10:05-11:05

触媒の構造解析(I)
院工学研究科11:10-12:10

固体触媒反応の反応速度論
道大学大学院工学研究科

13:00-14:00

触媒の構造解析(II)学

14:05-15:05

酸塩基触媒の反応と解析
大学触媒科学研究所

15:15-16:15

金属ナノ粒子・遷移金属酸化物の触媒作用
清水研一/北海道大学触媒科学研究所

16:20-17:20

触媒の実用化：概論とケーススタディ
岡淳/北海道大学触媒科学研究所

17:25-17:30

閉塾式

坂上敏寛/北見工業

向井紳/北海道大学大学
中坂佑太/北海神田康晴/室蘭工業大中島清隆/北海道

福■触媒科学研究所海外派遣制度
本制度は旧触媒化学研究センター（現触媒科学研究所）
内規として2004年12月24日に協議員会において制定され，2度の改正をへて現在にいたっている．内容は以下のとおり．
（1）派遣先： 本研究所が研究交流を行っている機関とする．
（2）派遣人数： 毎年3名程度 （3）派遣対象者：
触媒科学研究所所属の大学院生および教員 （4）派遣期
間： 2～3か月間 （5）派遣経費：研究所経費から交通費及び滞在費を支給する（滞在費を派遣先の大学などが負担する場合は，この限りではない）．派遣経費は1名あたり600千円を限度とする．

○保有する材料の触媒性能や表面物性を試しに評価した
い ○触媒の研究方法を学びたい ○触媒部門や触媒専
門家を持たない企業で触媒研究を始めたいので，相談にのってほしい ○触媒実験を教育の現場で生かしたい（1）公募内容 応募者が実習項目を申請し，本研究所内研究員として実践研修を受けることができます．本研究所の教員を指導者として本研究所内で研修を実施します．受
入単位は各研究部門，ターゲット研究部の各クラスターとなります．希望により複数項目を複数教員から指導を受けることも可能です．極めて一般的な手法の修得に関しても受け付けます．事前の研修計画や研修実施後の解析・考察に関して，メール等を通して受入教員と入念な議論をすることができます．実験に関わる経費は，予算の範囲内において本研究所が負担します．旅費は支給されません．研修
後，特定の部門ないし研究クラスターにて，より具体的な研究の実施を希望する場合，本研究所で公募している共同
利用・共同研究や企業との共同研究へと展開することが可能です．
（2）申請資格 申請代表者は，民間企業，本研究所外の教育機関（大学，高専，高校等）及び公的研究機関に所属している研究者又はこれに準ずる研究者であると本研究所長が認めた者とします．申請代表者の共同研究者(学生等)を研修者に加え，研修を受けることもできます．
（3）申請方法 Web を窓口として随時受け付けております．申請書に必要事項を記入し，希望する教員宛に e-mailにて提出願います．各研究部門・研究クラスターの研究概要，教員への連絡先については，Web上の別表Iを参照願います．受入の可否，研修内容，研修期間に関しては，申請者と本研究所教員との間の事前相談を経て決定されます．
本研究所教員は受入の2週間前までに研究員受入れ申請書
を北キャンパス合同事務部研究協力担当まで提出して下さい．その他，不明な点については下記まで連絡して下さい． 北海道大学触媒科学研究所 清水研一 〒001-0021
札 幌 市 北 区 北 21 条 西 10 丁 目 ， TEL 011-706-9164 ， email:kshimizu@cat.hokudai.ac.jp
2021年度の受入（3件/3人）
新井則義（北海道大学工学研究院応用化学部門有機工業化
学分野/准教授）「有機化合物の性質予測や有機化学反応の実験結果に対する理論的裏付け等にGuassianプログ
ラムを活用する具体的方法についてご指導いただく。」
2021/04/23〈長谷川淳也〉
池田俊成（ケミカルソフト株式会社/有機合成技術者(製造・合成員)）「有機化合物のNMR測定」2021/04/01～
2022/03/31〈西田まゆみ〉■触媒高等実践研修プログラム

関根泰（早稲田大学先進理工学研究科教授）「合金触媒の調製手法、構造評価法」2022/02/14～2022/02/17〈古川森也〉

本制度は共同利用・共同研究拠点としての触媒化学研究センター（現触媒科学研究所）の活動の一環として2012年度から運用をはじめた．募集要項は以下のとおり．

■学生交流委員会

触媒科学研究所（以下，本研究所という．）では，課題意識をもった研究者に対して触媒の実践的教育の場を提供することを目的として，触媒高等実践研修プログラムを平成24年度より開始しております．下記の要領で応募願います．企業，研究機関，大学，高校等に所属する，必ずしも触媒を専門としない研究者，技術者，教育者からの積極的な応募を歓迎します．例えば，以下のような要望を歓迎します．

10

所属大学院がことなる触媒科学研究所配属学生間，研究室間の交流を深めることを目的として設置される委員会
で，毎年度各研究室から委員を出して構成している．触媒化学研究センター談話会（2010年度途中から触媒化学研究センターコロキウム，2015年10月から触媒科学研究所コロキウム）が主催して年度末に開催していた「触媒化学研究センター大学院生の交流発表会/送別会（歓送会）」（第1回
は1995年度）は2006年度から，触媒化学研究センター有志が世話をしていた「触媒化学研究センターソフトボール大会/ジンギスカンパーティ」は2008年度から学生交流委員

年報2021・研究所編●

会が担当している．2015年10月より名称をそれぞれ「触媒科学研究所大学院生の交流発表会/送別会（歓送会）」「触媒科学研究所ソフトボール大会/ジンギスカンパーティ」とした．2021年度の活動は以下のとおり．
ソフトボール大会/ジンギスカンパーティ
COVID-19流行のため中止
触媒科学研究所第26回大学院生の交流発表会/歓送会
COVID-19流行のため中止

図書/学術情報/学会等運営支援■図書
旧触媒化学研究センター図書室は2003年11月に北海道大学構内北キャンパス内創成科学研究棟に移転し後，名称は変更せずに創成科学研究棟（触媒化学研究センター/創成科学研究機構/電子科学研究所）の共通の図書室として運用されてきたが，2005年からは名称を「北キャンパス図書室」とした．2010年に電子科学研究所の移転にともない，2008年8月11日に同研究所図書室と統合された（名称は「北キャンパス図書室」．北キャンパス総合研究棟5号館［電子科学研究棟］1階）．
図書予算（2021年度）： 109千円
蔵書数と所蔵雑誌（触媒科学研究所分）： 蔵書（和書）4,856冊/和雑誌86種類・蔵書（洋書）16,794冊/洋雑誌379種
類・合計：蔵書21,650冊/雑誌425種類■学術情報
出版物《触媒科学研究所出版物（定期刊行物）》(1)北海道大学触媒科学研究所年報2021（2022年8月刊行/A4判/93ページ）
データベース(1)触媒物質データベース（触媒化学研究者が自ら選び出した触媒物質・触媒作用に関する「確実な」情報を集積し，新たな知の創成や知の共有をめざす・1203件・担当：清水研一）
https://www.cat.hokudai.ac.jp/catdb/index.php《2021年度：追加/更新7件》(2)XAFSデータベース（さまざまな化合物のXAFSデータ
をfoilなどの共通的なデータとあわせて掲載することにより，エネルギー軸を統一したデータベースを構築・
244件・担当：清水研一）
https://www.cat.hokudai.ac.jp/catdb/index.php《2021年度：追加/更新1件》(3)光電気化学/光触媒ニューズメール（関係する学会・セ
ミナー/人事公募などの情報を約310人に配信しウェブ上で公開・通算520件配信・担当：大谷文章）https://touchenp.org/cgi-bin/pecpc/db_pecpc_e.cgi《2021年度：第532号から第545号まで14回配信》(4)光化学協会誌コンテンツ（光化学協会の会誌「光化学」のオンラインデータベース・1977～2009年・約1500件・担当：大谷文章）https://touche-np.org/cgi-bin/jpa/db_jpa_e.cgi《2021年度：追加/更新なし》●年報 2021・研究所編■学会等運営支援学会等運営のためのウェブシステムの構築と管理
北海道大学情報基盤センターのサーバ（2022年2月以降
は大谷文章が外部管理するサーバ）を利用して国内の多数の学会，討論会およびセミナーなどの運営（発表と参加登録/会告・プログラム表示/要旨のアップロード・ダウンロード）を効率的に行うためのウェブシステム（https://touchenp.org/meeting）を構築，管理している（担当：大谷文章）．
いずれも触媒科学研究所が協賛．2022年度以降も大谷教授が運営する特定非営利活動法人touche NPOによりひきつづいて支援する予定である．
(1)2021年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同サマーセッション（主催： 日本鉄鋼協会北海道支部・
日本金属学会北海道支部 共催： 本多記念会）
・2021年7月15日（木）・（オンライン開催＝ウェブシステム）・
https://touche-np.org/summerMS(2)第40回光がかかわる触媒化学シンポジウム（主催： 触媒学会光触媒研究会）
・2021年7月16日（金）・オンライン（ウェブシステム）
・https://touche-np.org/light(3)日本化学会北海道支部2021年夏季研究発表会（主催：
日本化学会北海道支部 共催： 日本分析化学会・高分子学会・触媒学会・日本エネルギー学会・石油学会・有機合成化学協会 各北海道支部・日本セラミックス協会
東北・北海道支部）
・2021年7月17日（土）・オンライン・https://touche-np.org/kakiken(4)第55回有機反応若手の会（主催： 第55回有機反応若手の会）
・2021年8月18日（水）～2021年8月20（金）・オンライン・https://touche-np.org/yukiwakate(5)第40回固体・表面光化学討論会（共催： 光化学協会・
触媒学会・日本化学会）
・2021年12月1日（水）～2021年
12月2日（木）・オンライン・https://touche- np.org/sspc(6)表面・界面スペクトロスコピー2021（共催： 光化学協会・触媒学会・日本化学会）
・2021年12月10日（金）～2021 年 12 月 11 日 （ 土 ）・ オ ン ラ イ ン ・ https://touchenp.org/sis(7)2021年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同冬季講演大会（主催： 日本金属学会北海道支部・日本鉄鋼協会北海道支部 共催： 本多記念会）
・2022年1月20日（木）～2022年1月21日（金）・オンライン・
https://touche-np.org/winterMS(8)化学系学協会北海道支部2022年冬季研究発表会（協賛：
北海道大学触媒科学研究所・北海道大学大学院環境科
学院環境物質科学専攻・日本化学会北海道支部）
・2022
年1月25日（火）～2022年1月26日（水）・オンライン・https://touche-np.org/toukiken(9)大谷文章教授最終講義（協賛： 北海道大学触媒科学研究所・北海道大学大学院環境科学院環境物質科学専攻・
日本化学会北海道支部）
・2022年3月18日（金）・オンラ
イン・https://touche-np.org/lecture11国際・国内交流と共同研究
international and domestic exchange and collaboration
交流協定

アメリカ・サンキャットセンター 部局間友好学術交流協定（締結：2016/11/02・期限：2026/11/02《自動更新済》）

世界の触媒研究者との連携を進め，世界的レベルでの触媒研究方向を定め，触媒研究を活発化させることを本研究所の目標としている．その一環として，さまざまな国の触媒研究機関と積極的に学術交流協定を締結している．

中国・人民大学化学系 部局間友好学術交流協定（締結：2016/11/18・期限：2026/11/18《自動更新済》）■2020年度までに締結されて2021年度に有効な協定

中国・科学院大学 大学間友好学術交流協定〈関係部局〉）（締結：2017/12/12・期限：2022/12/12《自動更新》

中国・石油大学（北京）化工学院 部局間友好学術交流協）定（締結：1999/12/07・期限：2024/12/07《自動更新》

オランダ・アイントホーフェン工科大学化学工学・化学科
部局間友好学術交流協定（締結：2018/08/07・期限：
2023/08/07《自動更新》）

中国・北京大学 大学間学術交流に関する協定〈関係部局〉）（締結：2003/02/19・期限：2023/02/19《自動更新》
中国・華東師範大学化学系 部局間友好学術交流協定（締）結：2005/03/18・期限：2025/03/18《自動更新》
ドイツ・マックスプランク協会フリッツハーバ研究所 部
局 間 友 好 学 術 交 流 協 定 （ 締 結 ： 2005/12/26 ・ 期 限 ：2025/12/26《自動更新》）
中国・厦門大学固体表面物理化学国家重点実験室 部局間
友好学術交流協定（締結：2007/10/09・期限：2022/10/09《自動更新》）
中国・清華大学 大学間学術交流に関する協定〈責任部局〉（締結：2008/06/30・期限：2023/06/30《自動更新》）
ポーランド・ポーランド科学アカデミー触媒・表面化学研
究所 部局間友好学術交流協定（締結：2010/03/15・期
限：2025/03/15《自動更新》）
ポーランド・西ポメラニアン工科大学化学・環境工学研究
所 部局間友好学術交流協定（締結：2010/03/17・期限：
2025/03/17《自動更新》）
ポーランド・グダンスク工科大学 部局間友好学術交流協）定（締結：2010/03/18・期限：2025/03/18《自動更新》
中国・厦門大学 大学間学術交流に関する協定〈責任部局〉）（締結：2010/11/25・期限：2025/11/25《自動更新》
フランス・リル第1大学－リル中央学院触媒・固体化学研
究ユニット 部局間友好学術交流協定（締結：2011/01/17・期限：2026/01/17《自動更新》）
ポーランド・グダンスク大学 部局間友好学術交流協定）（締結：2013/02/01・期限：2023/02/01《自動更新》
アメリカ・パーデュー大学サイエンス学部 部局間友好学
術交流協定（締結：2014/04/26・期限：2024/04/26《自動更新》）
アメリカ・サウスキャロライナ大学化学工学科 部局間友
好学術交流協定（締結：2016/03/24・期限：2026/03/24《自動更新》）ポーランド・ヤギェボ大学化学科 部局間友好学術交流協定（締結：2016/05/11・期限：2026/05/11《自動更新済》）
ロシア・ボレスコフ触媒研究所 部局間友好学術交流協定）（締結：2016/10/11・期限：2026/10/11《自動更新済》

12

タイ・ヴィデャシリメディ科学技術大学 部局間友好学術交流協定（締結：2017/02/27・期限：2027/02/27《自動更新済》）

ドイツ・フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン＝ニュルンベルク化学反応工学研究所 部局間友好学
術交流協定（締結：2018/09/17・期限：2023/09/17《自動更新》）
中国・華中師範大学化学学院 部局間友好学術交流協定）（締結：2018/11/28・期限：2023/11/28《自動更新》
ジョージア・トビリシ国立医科大学イオベルクタテラー
ゼ薬化学研究所 部局間友好学術交流協定（締結：2019/02/25・期限：2024/02/25《自動更新》）

共同利用・共同研究拠点事業
触媒科学研究所（旧触媒化学研究センター）は，2009年度まで触媒化学に関する共同研究，共同利用などを行う「全国共同利用施設」として活動してきた．2010年度から
は名称を「共同利用・共同研究拠点」とし，触媒関連分野の発展に貢献し，学術情報収集・発信の中心的な役割を果たす使命を担っている．

■共同利用・共同研究
公募要領は以下のとおり．
触媒科学研究所（以下，本研究所という．）の前身である触媒化学研究センターは，平成22年4月から，触媒化学研究の共同利用・共同研究拠点として全国の研究者との共同利用研究を行い，触媒化学に関して多くの成果を生み出してきました．本研究所に改組するにあたり， 触媒化学の枠組みを大きく踏み越え，新しい触媒科学を構築するため，触媒基礎研究系，実用化推進系，ターゲット研究部に加え，新たに触媒連携研究センターを設置し，物理学，材
料科学，生命科学，数学，情報科学，化学工学，などの異分野との融合を通して，深化した触媒科学に関する共同研
究を進め，国際触媒研究ネットワークの形成を目指しております．
令和3(2021)年度も新しいエネルギー・資源・物質体系構築を目的としたサステナブル触媒の開発，触媒をコアとする新しい学術領域の創成，触媒機能の高度化や触媒の多次元解析支援などの共同利用・共同研究の実施することを予定しておりますので，下記の要領で応募願います．

年報2021・研究所編●

1 公募事項
本研究所共同利用・共同研究は，本学外の研究者が研究代表者となり，本研究所の教員を研究分担者として本研究所において共同実施するもので，以下の公募区分があります．なお，公募区分（5）から（7）の公募要項については，
下記に記載された箇所をご覧ください．
1-1 公募区分（1）戦略型：
研究者コミュニティの意見を踏まえ，本研究所が年度ごとに設定した共同利用・共同研究課題に基づき，研究計画の公募を行います．とくに，異分野融合ならびに国際共同研
究を取り込む提案を歓迎します．（別紙様式1 Wordファイ
ル PDFファイル）居室，研究環境の提供をはじめ，所要の物品購入や複数回の旅費等の支出が可能です．複数の研究機関（海外を含む）からの研究者の参画が可能です．年度
当初から研究を開始し，年度を通して研究を実施します．
（今年度の研究課題については，別表Ⅰ PDF 参照 ）詳細は，下記の要項2をご覧ください．
（2）提案型：
自由な発想に基づいた触媒科学分野に関連した研究課題
及び研究計画の公募を行います．萌芽的な提案，触媒化学の枠を超えた提案などこれまでにない発想のものを歓迎します．
（別紙様式2 Wordファイル PDFファイル）萌芽的，発案的，試験的，準備的研究の実施，研究会やワークショッ
プの実施等，様々な共同利用・共同研究の形態を可能とし，その希望により機動的に開始できるものです．
（年3回の公募時期を設定）詳細は，下記の要項2をご覧ください．
（3）届出型：
自由な発想に基づいた当研究所の教職員との共同研究の公募を随時行います．当研究所は経費を負担しません．
（別紙様式5 Wordファイル PDFファイル）詳細は，下記の要項
2をご覧ください．
（4）触媒科学研究所コロキウム：
研究成果などを本研究所において紹介あるいは討論を希望する方を対象に，研究所が主催するコロキウムとして講演して頂きます．当研究所は経費を負担しません．（別紙様式6 Wordファイル PDFファイル）詳細は，下記の要項3をご覧ください．
（5）客員研究員：
本研究所教員と継続的・組織的に協力して，共同利用・共同研究を進める意欲的な研究者を客員研究員として若干名募集いたします．本研究所予算配分基準に基づき，研究費及び旅費を配分いたします．詳細は，本研究所ホーム
ページの客員研究員募集要項（http://www.cat.hokudai.ac.jp/employment.html）をご覧くだ
さい．
（6）触媒高等実践研修プログラム：
課題意識をもった研究者に対して触媒の実践的教育の場を提供しています．実験に関わる経費は，予算の範囲内において本研究所が負担します．旅費は支給されません．詳細は，本研究所ホームページの触媒高等実践研修プログラ
ム公募要項（ http://www.cat.hokudai.ac.jp/koubo/koubo24/koubo2012051
6.html）をご覧ください．
（7）若手情報発信型：
海外の著名な研究機関において研究成果の発表を希望する若手研究者を対象に，研究所が主催する情報発信型国際シンポジウムの招待講演枠を提供するとともに，渡航費の一部を補助しています．詳細は，触媒学会を通して告知される公募情報（http://www.shokubai.org/）をご覧ください．

●年報 2021・研究所編

2 戦略型，提案型，届出型
2-1 受入単位
共同利用・共同研究の受入単位は，各研究部門，ターゲッ
ト研究部のクラスター，および北大触媒アライアンスユ
ニットとなり，関係受入教員が研究分担者となります．なお，申請に当たっては，受入希望教員と課題の設定及び研究計画について事前相談が必要です．研究部門・研究クラスター，および北大触媒アライアンスユニットの研究概
要，教員への連絡先については，別表Ⅱ PDF を参照願います．
2-2 研究期間
戦略型については，2021年4月1日から2022年3月31日まで，提案型については，採択（年3回の公募）から2022年3月31日までの期間とします．なお，戦略型・提案型とも継続申請が可能ですが ，採否は年度ごとに審査によって決定します．また ，戦略型研究を継続して実施できる年数は2年を限度とします．届出型については，承認から当該年度末までの期間とし，継続年限に制限はありません．
2-3 研究経費
戦略型，提案型については，共同利用・共同研究の経費は，予算の範囲内（下表参照）において本研究所が負担します．
購入可能な物品は，申請課題の遂行上直接的に必要なものに限ります．原則，旅費は，本研究所へのものとし，申請書に記載のある研究代表者，所外の分担者及び研究協力者
について支給できます．
（1）戦略型 年度ごとに設定した課題に基づき公募し，年度を通し研究を実施・期間は4月1日から翌年3月31日・
3～5件・100万円以内 （2）提案型 共同利用・共同研究の希望の発生に機敏に対応するため，年3回の公募を行う．
（第一期）4月1日～（第二期）8月1日～（第三期）12月1日～ 終期はいずれも当該年度最終日・15件程度・15万円
以内
2-4 申請資格申請をする研究代表者は，国籍を問わず，学外の国公私立
大学，公的研究機関及び民間企業に所属している研究者又はこれに準ずる研究者であると本研究所長が認めた者とし，海外の研究機関に所属する研究者も含まれます．
研究代表者は，当該研究を遂行するため，本研究所受入教員である研究分担者の外，上記資格を有する国内外の研究
者を「研究分担者」として加えることができます．また，研究代表者が指導している大学院生（学部学生は除きます）を「研究協力者」として加え，研究を実施することができます．なお，分担者や協力者に加える場合には，事前に受け入れ教員の承諾を得てください．
2-5 申請方法
申請書（別紙様式1 Wordファイル PDFファイル PDF(戦略型)，別紙様式2 Wordファイル PDFファイル (提案型)，別紙様式5 Wordファイル PDFファイル (届出型)）に必要事
項を記入し，上記締切日までに提出願います．なお，研究機関等に所属している方については，所属長の内諾を得た
うえで申請してください（名誉教授等で，現在研究機関等に所属していない方を除く）．原則として，電子メール申請での受付となっております．申請書を添付し，メールの件名を【令和3(2021)年度共同利用・共同研究応募】と明記
し提出願います．戦略型と同一の研究課題で提案型に重複申請することができます．その場合は，申請書（別紙様式
1 WordファイルPDFファイル）の該当欄に○印を付記のう
え申請願います．

13

2-6 申請書提出期限

3-3 申請資格

戦略型，提案型については，表１に記載の応募締切を厳守してください．届出型については，応募締切はありません．
2-7 選考採否，採択額については，本研究所共同利用・共同研究拠
点課題等審査専門委員会の議を経て，本研究所長が決定します．

国籍を問わず，学外の国公私立大学，公的研究機関及び民間企業に所属している研究者又はこれに準ずる研究者であると本研究所長が認めた者とし，海外の研究機関に所属する研究者も含まれます．

2-8 採否の通知
戦略型，提案型については北海道大学北キャンパス合同事務部より，直接申請者へお知らせします．採択後，速やかに「共同利用・共同研究承諾書」（別紙様式3 Wordファイ
ル PDFファイル）を提出していただきます．届出型については受入教員より，直接，申請者へお知らせします．
「共
同利用・共同研究承諾書」の提出は不要です．
2-9 フェローの称号について
戦略型に採択された場合，原則として研究代表者に，「北海道大学触媒科学研究所共同研究フェロー」の称号を付与
します．
2-10 共同利用・共同研究報告の提出，論文発表など（1）共同利用・共同研究報告書
共同研究実施期間終了後30日以内に，「共同利用・共同研
究報告書」（別紙様式4 Wordファイル PDFファイル），およびA4版2頁（戦略型）又は1頁（提案型）で学会発表形式のレポートを提出願います．レポートは2022年3月末に本研究所ウェブサイトに掲載し，公開させていただく予定です．ただし，提案型の場合，成果を論文にて公表あるいは公表予定であれば，成果公表後に論文別刷りを送付することでレポートに代えることを認めます． なお，届出型のレポートは任意ですが，上記提案型に準じたレポートの提出を希望します．
（2）学会発表・論文発表
本共同利用・共同研究によって得た成果を学会や論文等で公表する場合は，本研究所の共同利用・共同研究で得られた成果である旨を謝辞として次のように要旨集や論文等に明記してください．発表後は，要旨集や論文のコピー等を速やかに本研究所の受入教員及び下記提出先に提出願います．
（和文）北海道大学触媒科学研究所共同利用・共同研究に基づき実施された（課題番号...）．
（英文）This study was supported by the Cooperative Research
Program of Institute for Catalysis, Hokkaido University.
(Proposal#.........)
また，北海道大学触媒科学研究所共同研究フェローの称号
を 付 与 さ れ た も の は 所 属 に 「 ICAT Fellow, Institute for
Catalysis, Hokkaido University.」と明記ください．
（3）知的財産権の取り扱いについて
本共同利用・共同研究によって生じた知的財産権の取扱いについては，別途協議するものとします．
3 触媒科学研究所コロキウム
3-1 受入単位
各研究部門およびターゲット研究部クラスターの教員が受入教員となります．なお，申請に当たっては，受入希望
教員と事前相談が必要です．各研究部門・研究クラスターの研究概要，教員への連絡先については，別表Ⅱを参照願います．なお，北大触媒アライアンスユニットの教員は，コロキウム開催の受入教員には含まれませんのでご注意ください．
3-2 経費原則，当研究所は経費を負担しません．

14

3-4 申請方法
申請書（別紙様式6 Wordファイル PDFファイル）に必要事
項を記入し，提出願います．
4 提出先・お問い合わせ先北海道大学北キャンパス合同事務部 研究協力担当 0010021 札幌市北区北21条西10丁目
TEL 011-706-9202，9264 FAX 011-706-9110・お問い合わせ先 e-mail:k-kenkyo@jimu.hokudai.ac.jp ・ 提 出 先 email:kyoten@cat.hokudai.ac.jp・URL:http://www.cat.
hokudai.ac.jp
5 2021年度の共同研究員
滞在時期の順．共同研究員の所属・職・氏名と研究課題．
（）内は受入研究部門・研究クラスター，［］内は滞在期間をあらわす．
九州大学大学院工学研究院・教授 笹木圭子「バイオリファ
イナリーを加速する可視光誘導型光触媒としての異元
素ドープ型窒化炭素の開発」（光触媒科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
大阪大学大学院基礎工学研究科・准教授 宮崎雅義「光励起による酸水素化物担持触媒の合成と水素化・脱水素
反 応 への 適用 」（触 媒材 料研 究 部門 ）［2021/04/01 ～2022/03/31］
Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology(VISTEC)・教授 今井喜胤「触媒化学と光化学の融合による革新的光学材料の開発」（高分子機能科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
九州大学大学院工学研究院・教授 小嶋隆幸「担持ホイス
ラー合金ナノ粒子の合成とその触媒応用・学理構築に関 す る 研 究 」（ 触 媒 材 料 研 究 部 門 ）［ 2021/04/01 ～2022/03/31］
大阪大学大学院基礎工学研究科・准教授 満留敬人「高活性・安定性・耐久性を兼ね備える革新的ナノ合金触媒の開発」（物質変換研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
大 阪 大 学 大 学 院 薬 学 研 究 科 ・ 准 教 授 Emma Richards「Surface Engineered Nanocrystals: EPR Radical Detectionof Photocatalytic Activity 」（ 光 触 媒 科 学 研 究 部 門 ）［2021/04/01～2022/03/31］
広島大学大学院工学研究科・助教 樽谷直紀「触媒応用をめざした多元系合金ナノ粒子の新規合成法の開拓」（触
媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
京都大学学際融合教育研究推進センター・特定講師 朝倉博行「触媒応用を志向したハイエントロピー合金酸化物の合成と特性評価」（触媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
Department of Inorganic Chemistry I, Technical University
Dresden Liebig Fellow ( 助 教 相 当 ) Andreas
SCHNEEMANN 「 Separation of C2 Hydrocarbons inFunctionalized Layered 2D COFs and Its Utilizations for
Selective Catalytic Applications - Impact of Pore Geometry,
Functionalization and Morphology on Adsorption Kinetics
and Reaction Products of Lower Alkane Oxidation 」（触媒
材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
広島大学大学院工学研究科・助教 津野地直「ナノ空間材

年報2021・研究所編●

料および表面吸着種の構造推定」（触媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
Department of Chemistry, National Tsing Hua University・
Associate Professor Chi-How PENG 「 Functional
coordinative polymers as ligands for versatile recyclable
catalysts」（高分子機能科学研究部門）［2021/04/01～
2022/03/31］
Department of Chemistry, Dumkal College_Kalyani
University ・Assistant professor Nabin Chandra MAITY「Catalytic Depolymerization of Polymer by Hydrogen」（高分子機能科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

愛媛大学大学院理工学研究科 ・特任講師 太田英俊「リグニン由来化合物の効率的な酸化的減炭反応のための固体 触 媒 開 発 」（ 物 質 変 換 研 究 部 門 ）［ 2021/04/01 ～2022/03/31］
東京工業大学理学院・助教 高山大鑑「金属間化合物Ni3Gaを触媒とした不飽和有機化合物のヒドロシリル化の反応メカニズムの解明」（触媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
横浜国立大学大学院工学研究院・教授 本倉健「粒子間水素移動における機構解明とアルカンC-H活性化反応への応用 」（物質変換研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

芝浦工業大学工学部・教授 永直文「キラル空間を有する
高分子モノリスの合成と不斉触媒反応場の構築」（高分
子機能科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

大阪府立大学工学研究科・助教 岡田健司「触媒膜に向けた多層金属有機構造体(MOF)薄膜の機能化」（触媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

大阪大学大学院基礎工学研究科・助教 山口渉「環境調和型脱酸素反応系の開拓を目指したハイブリッド金属ナノ結晶触媒の開発」（物質変換研究部門）［2021/04/01～
2022/03/31］

量子科学技術研究開発機構・プロジェクトチーフ 山本洋
揮「触媒応用を指向した金属酸化物ナノ粒子の微細パターニング研究」（光触媒科学研究部門）［2021/04/01～
2022/03/31］

名古屋大学物質科学国際研究センター・准教授 山田泰之
「超高活性な高原子価鉄オキソ種の電解生成とメタン
酸化反応への応用」（触媒表面研究部門）［2021/04/01～
2022/03/31］

滋賀県立大学工学部・講師 鈴木一正「垂直配向した酸化チタンナノ構造の相転移機構および結晶構造解析」（触媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

東北大学多元物質科学研究所・教授 加藤英樹「グルコース転化のための固体酸触媒開発」（物質変換研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
鳥取大学大学院工学研究科・准教授 菅沼学史「プロリン水素化におけるPt触媒への第二元素修飾効果」（物質変換研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

徳島大学大学院社会産業理工学研究部・助教 霜田直宏「産業廃棄物を用いたメタン改質用触媒の開発」
（触媒材料
研究部門）
［2021/04/01～2022/03/31］
熊本大学大学院先端科学研究部・助教 猪股雄介「複合バナジウム酸化物を用いた低温NH3-SCR触媒の開発と反応 機 構 解 析 」（ 触 媒 材 料 研 究 部 門 ）［ 2021/04/01 ～2022/03/31］

京都大学大学院工学研究科・准教授 藤原哲晶「パラジウム触媒を用いた炭素－水素結合活性化反応におけるカ
ルボキシラト配位子の立体効果に関する実験ならびに計算化学的研究」（触媒理論研究部門）［2021/04/01～
2022/03/31］
Chemistry Department, Faculty of Science, Damietta
University, Egypt ・ Assistant lecturer Elsayed
ELBAYOUMY「Metal nanoparticles-Loaded Vinyl Polymer
Gels: Preparation, Structure and Catalysis」（高分子機能科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
Nanotechnology Research Center (NTRC), The British
University in Egypt・Assistant Professor Hassan NAGEH「Nanofibrous Electrospinnable Polymers as Novel CatalystSupport for Suzuki Coupling Reaction 」（高分子機能科学
研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

山口大学大学院創成科学研究科・テニュアトラック准教
授 吉田真明「オペランドXAFSと理論シミュレーショ
ンによるマンガン水分解触媒の活性構造の解明」（触媒
表面研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

神奈川大学工学部・特別助教 石川理史「低酸化数金属種を常態とした金属酸化物の気相選択酸化反応における触 媒 作 用 」（ 触 媒 材 料 研 究 部 門 ）［ 2021/04/01 ～2022/03/31］
Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology(VISTEC)・教授 小川誠「層状化合物からなる光触媒の微細構造設計による機能設計」（光触媒科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

大阪大学大学院薬学研究科・教授 有澤光弘「自己組織的
多層状金属ナノ粒子触媒の構造解析」（触媒理論研究部門）［2021/08/01～2022/03/31］

室蘭工業大学大学院工学研究科・准教授 神田康晴「塩基性担体を使用したPt系脱水素触媒の開発」（触媒材料研
究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
東京都立大学大学院都市環境科学研究科・教授 高木慎介
「層状チタン酸やチタン-スズ混合金属酸化物の電子トラップ測定に基づく物性評価」（光触媒科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］●年報 2021・研究所編

東京都立大学大学院都市環境科学研究科・特任教授 村山徹「担持アルミナ触媒を用いた低温NH3選択酸化触媒の開発と反応機構解析」（触媒材料研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
京都大学化学研究所・助教 佐藤良太「新奇プラズモニッ
ク合金ナノ粒子群の構築と光触媒機能の創出 」（触媒理論研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
秋田大学大学院理工学研究科・特任助教 齊藤寛治「組成の異なるアパタイト型化合物の欠陥準位評価」（光触媒科学研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］

鳥取大学大学院工学研究科・准教授 辻悦司「スピネル型
鉄含有複合酸化物超微粒子の合成と酸素発生触媒活性」（触媒アライアンス（工学研究院））［2021/08/01～
2022/03/31］
山口東京理科大学工学部・助教 秦慎一「有機汚染物質の高効率的な分解を可能にする多元金属ナノ粒子担持多
孔体高分子の構造評価」（触媒アライアンス（工学研究院））［2021/12/01～2022/03/31］
大阪大学大学院工学研究科・准教授 大洞光司「ヘムタンパク質に導入した人工金属錯体による酸化触媒反応」（触媒理論研究部門）［2021/12/01～2022/03/31］
東京理科大学工学部・助教 佐川拓矢「キチンを原料とし15たバイオベースプラスチックモノマーの触媒的合成」（物質変換研究部門）［2021/12/01～2022/03/31］
成蹊大学理工学部・助教 田代啓悟「ゼオライトを電解質とした水電解セルの電解質および電極触媒の構造解析」（触媒材料研究部門）［2021/12/01～2022/03/31］
豊田工業大学大学院工学研究科・准教授 山方啓「超広帯域フェムト秒赤外パルスを用いたWO3中の光励起電子捕捉過程の解明」（触媒表面研究部門）［2021/12/01～
2022/03/31］
北海道大学地球環境科学研究院・教授 八木一三「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

Swinburne University of Technology ・ Professor Saulius
JUODKAZIS「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プ
ラズモン光触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～
2022/03/31］
University of Gdansk ・ Professor Adriana ZALESKAMEDYNSKA「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プ
ラズモン光触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～
2022/03/31］
Ulm University of Technology・Professor Sven RAU「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

名古屋大学物質科学国際研究センター・准教授 山田泰之
「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造
研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

MarcinPoznan University of Technology ・ 講 師
JANCZAREK「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

理化学研究所 革新知能統合研究センター・研究員 瀧川
一学「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

Hubei University of Technology・副教授 Zhishun WEI「酸塩基触媒に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究ク
ラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

東京大学理学系研究科・教授 佃達哉「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

Xiangtan University・講師 Shuaizhi ZHENG「酸塩基触媒に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究クラス
ター）［2021/04/01～2022/03/31］

東京工科大学工学部・教授 原賢二「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

千葉大学大学院工学研究科・教授 一國伸之「酸塩基触媒に 関 す る 研 究 」（ 酸 塩 基 触 媒 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］

国立研究開発法人物質・材料研究機構・フェロー 魚崎浩
平「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構
造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

東北大学多元物質科学研究所・教授 加藤英樹「酸塩基触媒 に 関 す る 研 究 」（ 酸 塩 基 触 媒 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］

国立研究開発法人物質・材料研究機構・主任研究員 増田卓也「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

東京工業大学科学技術創成研究院・准教授 横井俊之「酸塩基触媒に関する研究」（酸塩基触媒研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

国際基督教大学教養学部・教授 田旺帝「規整表面ナノ構
造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

横浜国立大学大学院工学研究院・教授 本倉健「酸塩基触媒 に 関 す る 研 究 」（ 酸 塩 基 触 媒 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］

お茶の水女子大学理学部・教授 近藤敏啓「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラス
ター）［2021/04/01～2022/03/31］

Eindhoven University of Technology・Professor Emiel J. M.
HENSEN「酸塩基触媒に関する研究」（酸塩基触媒研究
クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
Department of Applied Science & Technology, The
Politecnico di Torino ・ Associate Professor Barbara
ONIDA「酸塩基触媒に関する研究」（酸塩基触媒研究ク
ラスター）［2021/04/01～2022/03/31］

慶應義塾大学理工学部・教授 近藤寛「規整表面ナノ構造に関する研究」（規整表面ナノ構造研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
京都大学大学院工学研究科・教授 阿部竜「プラズモン光
触媒反応に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究ク
ラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
芝 浦 工 業 大 学 大 学 院 理 工 研 究 科 ・ 教 授 Izabela
RZEZNICKA「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
West Pomeranian University of Technology Szczecin ・Professor Markowska-Szczupak AGATA BARBA「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プラズモン光触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
CNRS, University of Paris-Saclay・Director Hynd REMITA「プラズモン光触媒反応に関する研究」（プラズモン光
触媒反応研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
CNRS, University of Paris-Saclay ・ Professor Christophe
COLBEAU-JUSTIN「プラズモン光触媒反応に関する研究 」（ プ ラ ズ モ ン 光 触 媒 反 応 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］

16東京工業大学理学院・教授 小松隆之「機能性合金触媒に関 す る 研 究 」（ 機 能 性 合 金 触 媒 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］
東北大学多元物質科学研究所・准教授 亀岡聡「機能性合金触媒に関する研究」（機能性合金触媒研究クラス
ター）［2021/04/01～2022/03/31］
高知大学総合科学系・講師 小河脩平「機能性合金触媒に関 す る 研 究 」（ 機 能 性 合 金 触 媒 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］
Department of Chemical and Biomolecular Engineering,
National University of Singapore・准教授 Ning YAN「機能性合金触媒に関する研究」（機能性合金触媒研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
徳島大学理工学部・教授 小笠原正道「遷移金属誘起高分
子合成/変換に関する研究」（遷移金属誘起高分子合成変換研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
近畿大学理工学部・准教授 今井喜胤「遷移金属誘起高分

年報2021・研究所編●

子合成/変換に関する研究」（遷移金属誘起高分子合成変換研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
Renmin University of China・教授 李志平「遷移金属誘起高分子合成/変換に関する研究」（遷移金属誘起高分子合成変換研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
筑波大学計算科学研究センター・教授 矢花一浩「ナノ界面反応場に関する研究」（ナノ界面反応場研究クラス
ター）［2021/04/01～2022/03/31］
京都大学化学研究所・教授 寺西利治「ナノ界面反応場に
関 す る 研 究 」（ ナ ノ 界 面 反 応 場 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］
東京理科大学理学部・教授 根岸雄一「ナノ界面反応場に
関 す る 研 究 」（ ナ ノ 界 面 反 応 場 研 究 ク ラ ス タ ー ）［2021/04/01～2022/03/31］
豊橋技術科学大学電気・電子情報工学系・教授 八井崇「ナノ界面反応場に関する研究」（ナノ界面反応場研究クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
University of Alberta, Department of MechanicalEngineering・Adjunct Professor Andriy KOVALENKO「ナノ界面反応場に関する研究」（ナノ界面反応場研究
クラスター）［2021/04/01～2022/03/31］
北海道立総合研究機構産業技術環境研究本部・研究職員
森武士「青果物鮮度保持のための触媒技術の開発」（物質変換研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所・教授 大井貴史「キラル有機イオン対の触媒化学」（分子触媒研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所・教授 土屋雄一朗「ストライガの生体内反応解析」（分子触媒研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
理化学研究所環境資源科学研究センター・上級研究員 山口滋「インフォマティクスによるキラル有機イオン対の触媒作用解析」（分子触媒研究部門）［2021/04/01～
2022/03/31］●年報 2021・研究所編

北海道大学大学院地球環境科学研究院・准教授 加藤優「燃料電池カソード触媒活性種のその場観察」（触媒表面研究部門）［2021/04/05～2022/03/31］
北海道医療大学歯学部・助教 長崎綾汰「歯科領域における、金属ナノ粒子の体内動態の調査および抗齲蝕性ナノマテリアルの開発」（触媒理論研究部門）［2021/05/07～2022/03/31］
京都大学大学院工学研究科・准教授 寺村謙太郎「In situ 高
温XAFS測定セルの共同開発」（触媒表面研究部門）［2021/05/12～2022/03/31］
遠友ファーマ株式会社・研究員 横井康広「高性能ナノ微粒子「ナノソーム」の製造に関する研究開発」（触媒理論研究部門）［2021/06/01～2022/03/31］
千歳科学技術大学理工学部・准教授 高田知哉「構造改変された環境浄化材料による汚染物質の除去」
（物質変換
研究部門）
［2021/06/04～2022/03/31］
豊田工業大学大学院工学研究科・准教授 山方啓「光触媒粉末における光励起キャリアーの捕捉過程」
（触媒表面
研究部門）
［2021/04/01～2022/03/31］
千葉大学大学院工学研究科・教授 佐藤智司「不飽和アルコールの異性化・脱水反応機構の解明」（物質変換研究部門）［2021/09/01～2022/03/31］
大阪大学大学院工学研究科・准教授 星本陽一「フラストレイティドルイス対の熱的再生機構に関する研究」（触媒理論研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
産業技術総合研究所触媒化学融合研究センター・主任研究員 田中慎二「アリルアルコールの脱水的アリル化を経由する不斉環化反応に関する研究」（触媒理論研究部門）［2021/04/01～2022/03/31］
愛媛大学大学院理工学研究科・教授 内藤俊雄「XAFSを用いた光励起状態からの緩和過程の構造と電子状態の実時 間 追 跡 」（ 触 媒 表 面 研 究 部 門 ）［ 2021/04/01 ～2022/03/31］

17平成28年度～令和3年度文部科学省特別経費「統合物質創製化学研究推進機構」―先導的合成の新学術基盤構築と次世代中核研
究者の育 成―北海道大学，名古屋大学，京都大学，九州大学 2016-2021
MEXT
ProjectofIntegrated
Research
Consortium on Chemical
Sciences (IRCCS)■概要
新物質創製は，化学結合の形成のための新しい方法論
や，機能の発現のための物質構築論などを探求する極めて基礎的な基盤学術である一方，その成果は，新触媒や新材料開発はもちろん，イノベーション創成を通じてエネル
ギー・資源から環境・創薬に至る極めて広い範囲に適用される．ここでは，基礎と応用が直結し（縦糸），また化学を中心として物理から生命科学までの多くの研究分野の協力が必須である（横糸）．すなわち，物質と情報そして人が集結することが何より重要な分野といえる．しかしながら，我が国の物質創成研究は，野依，下村，白川，鈴木，根岸らのノーベル賞受賞者や，日本人では二人目となる国
際化学連合（IUPAC）会長の巽を輩出したことでも自明なように，極めて高い国際競争力を持つにもかかわらず，新物質創製を総合的かつ戦略的に進める機関・組織は，残念ながら我が国には存在しない．縦糸と横糸を組み合せ，近年長足の進歩を遂げたナノ計測や計算化学を取り込んだ
統合的な研究組織の構築が急務である．
統合物質創製化学研究推進機構は，本学と名大，京大，九大が連携し，産官学連携や国際連携を組織的に取り込
み，新しい研究システムや研究支援体制，人材育成システ
ムを取り入れた，社会に開かれた組織である．物質創製における我が国の研究の厚みを継承し，新学術・新産業の創
出と後継人材の育成を両立させながら，持続可能な社会の発展を導く．
反応・新機能の開拓に，総合的観点から取り組むことのできる，強力な研究組織が整備される，研究機関間の緩やかな連携は欧米先進諸国でも実施されているが，それらの多くは特定テーマに限定的である．物質創製化学研究を革新し，異なる物質階層および異なった物質変換概念を包括的に推進する本連携事業は他に類例を見ないものである。

■これまでの成果
主任研究員8名，統合研究フェロー3名の連携研究体制により，統合物質基盤研究（8件）および若手研究者を中心とする融合創発研究（7件）を実施し，加えて，附属触媒連携研究センターに開設した統合物質創製化学研究推進ユニットにおいても本事業に関わる先導的研究を推進し，優れた研究成果を上げている．これらの成果はJournal of
the American Chemical Society ， Angewandte ChemieInternational Edition，Chemical Communicationsなどの一流
学術誌に多数論文として発表された．
加えて、本機構の支援を受けた研究が新聞報道された（鳥屋尾隆、清水研一 日本経済新聞、2021/11/3「CO2の燃料転換に希望」；古川森也、日刊工業新聞、2022/1/31「CO2，酸化剤に活用」；古川森也、日経産業新聞、2022/2/28「プロピレン製造にCO2活用」；）
統合研究フェローおよび本事業の支援を受けた若手研究者が日本の主要学会等の学会賞を受賞した（2021年度
文部科学大臣表彰若手科学者賞，第51回石油・石油化学討論会優秀発表賞、18th Japan-Korea Symposium on Catalysis
優秀発表賞，2021年度触媒学会奨励賞、日本品質管理学会
第127回研究発表会（関西）優秀発表賞、第10回新化学技術研究奨励賞、18th Japan-Korea Symposium on CatalysisYoung Oral Presentation Award、東北大学多元物質科学研究
所発表会 ポスター発表 所長賞、第129回触媒討論会優秀講演賞）．
以上の研究アクティビティーを基盤とした若手研究者の育成により，人事交流が活発に行われ，若手研究者1名が東京大学准教授として昇進し、若手研究者1名が名古屋大学助教として異動した．また関連研究室の研究成果がさ
まざまなメディアを通して，社会に報道された．

機構の支援を受けた研究により発表賞を受賞した遠藤幸一朗氏（中央）「BaNb2O6 によるキシロースからのフルフラール合成
東北大学多元物質科学研究所発表会, 2021 年 12 月 9 日

日本経済新聞（2021/11/3）に報道された CO2 から燃料を作る研究（鳥屋尾隆助教、清水研一教授）

18

年報2021・研究所編●

講演会・研究会など■第6回触媒インフォマティクスシンポジウム／
第15回工業触媒研究会フォーラム
共催：触媒学会工業触媒研究会，国立研究開発法人 物質・材料研究機構，国立研究開発法人 理化学研究所，国立大学法人 北海道大学，国立研究開発法人 産業技術総合研究所
日時：2021年6月4日（金）会場：オンライン

宮杉武/千代田化工建設（株）水素チェーン事業推進部水素事業企画・開発セクション
16:50–17:10 休憩 （Zoomで講演者と懇親）
17:10–17:50 脱炭素を目指して再エネとCO2から合成燃料を製造する技術と課題
里川重夫/成蹊大学理工学部物質生命理工学
科
17:50–18:00 閉会のあいさつ
長谷川淳也/北海道大学触媒科学研究所，二宮航/三菱ケミカル株式会社
18:00–
懇親会 （Zoom）

概略：2021年6月4日（金）に，第6回触媒インフォマティ
クスシンポジウム／第15回工業触媒研究会フォーラムをオンライン（Zoom配信）で開催した．今年度の触媒イン
フォマティクスシンポジウムは触媒インフォマティクス
に関する国内ネットワークの拡張を目的に，触媒学会の工業触媒研究会フォーラムと共同開催した．講演者にはインフォマティクスの分野で著名な先生方に加えて，カーボン
ニュートラル社会の実現に向けた基礎研究・応用研究を先導する研究者をお招きした．従来のwebシンポジウムの欠点を克服すべく，講演後の討論に加えて休憩時間に各講演者とZoomのブレイクアウトルームで個別の質疑応答ができるようにした．参加者総数は436名（北大23名，理研20名，産総研60名，物質・材料研究機構2名，その他331名）
であり，これまでのシンポジウムよりも拠点（北大，理研，産総研，物質・材料研究機構）外との幅広いネットワーク
形成のきっかけを作ることができた．事務局運営に関しては，従来のメールを用いた煩雑な方法を廃し，Google
フォームを用いた簡便な方法を採用し，事務仕事の時間効率を大幅に向上させることに成功した．Zoom配信による高い時間効率・経済効率と併せて，ポストコロナ時代におけるシンポジウム運営の新しいモデルを例示することができた．
講演者・演題：13:00-13:10 開会のあいさつ
清水研一/北海道大学触媒科学研究所，二宮
航/三菱ケミカル株式会社
13:10-13:40 触媒データからのメタン酸化触媒設計
高橋啓介/北海道大学理学研究院
13:40–14:10 第一原理計算と反応速度論を基礎とした汎用触媒活性手法の開発とメタン転換反応への応用
石川敦之/物質・材料研究機構エネルギー・環
境材料研究拠点
14:10–14:40 データ駆動科学によるキラルなイオン性遷移状態の構造制御
上岡史人/理化学研究所環境資源科学研究センター
14:40–15:10 機能性化学品の連続生産に向けて
甲村長利/産業技術総合研究所触媒化学融合
研究センター
15:10–15:30 休憩 （Zoomで講演者と懇親）
15:30–16:10 ディーゼル車排出ガス後処理触媒の活性評
価手法の開発内澤潤子/産業技術総合研究所エネルギー・
環境領域省エネルギー研究部門
16:10–16:50 メタン熱分解プロセス”HAZERプロセス”の概要●年報 2021・研究所編■The 8th International Symposium of Institute for
Catalysis: Novel approaches for next generation
catalysis
主催：北海道大学触媒科学研究所
日時：2021年8月5日（木）会場：オンライン
概略：本会議は，北大触媒研究所で毎年恒例のイベントとして触媒，材料など異分野を融合した新しい研究分野の最新の展開に注目し，卓越した知識と創造的な研究結果をもつ高いレベルの研究者の最新の研究発表を通して，研究者の情報交流を図ることを目的とした．今回は，触媒及び材
料分野におけるトップランナーの先生方（Keynote talk 4
件，Oral talk 2件）6名（海外2名，国内2名，本研究所2名）を招聘して，最新の触媒研究動向について講演していただ
いた．プラズマ化学，電気化学，計算化学等をテーマとして取り上げて，精華大学のLi教授，中国東北大学のLi教授，
東京工業大学の野崎教授，分子科学研究所の江原教授，
ICATからは飯田・古川両准教授をお招きし，新しい触媒化学の描像と最先端の成果について討論がなされた．国内か19

らの88名に加えて，64名の外国人研究者が出席した．
講演会の様子：2021年8月5日にオンライン形式で開催され，盛会のうちに終えることができた．Li教授（精華大）からはシングルアトム触媒の計算化学についての研究成果が，Li教授（中国東北大学）からは界面を利用した電極触媒の研究成果を，野崎教授からはプラズマ触媒反応を用いたメタン改質やCO2還元の成果を，江原教授からはクラスター触媒に関する研究成果を，古川准教授からは合金触媒を用いた脱水素反応に関する成果を，そして飯田准教授
からは光・電気化学の理論計算に関する新しいアプローチについての発表がなされた．講演後に設けた質疑応答の時間には活発な議論がなされた．
所感：コロナ禍において情報発信型シンポジウムを継続する上では唯一の方法であるとの認識でオンライン開催を決断したわけであったが，各研究機関の協力を得て，優れた講演者による最先端の研究成果を世界の優れた研究者に直接届けることができ，目的を十分果たすことができた．広くヨーロッパの各地，国内，アジア各国からの参加者を得たことはオンライン開催の長所として認識することができた．また，テーマを絞って短時間にまとめた手軽さに対しても好評を得た．
講演者・演題：13:00-13:10 Opening remark, Jun-ya Hasegawa (Professor,
ICAT, Hokkaido University, Japan)
13:10-13:55 Keynote talk 1
Tomohiro Nozaki (Professor, Tokyo Institute of Technology,
Japan)"Nonthermal plasma catalysis of CH4 and CO2 towards
decarbonizing society "14:00-14:45 Keynote talk 2Song Li (Professor, Northeastern University, China)"Interface engineering of supported nanocatalysts forenhanced activity and stability "14:45-15:10 Oral talk 1
Kenji Iida (Associate Professor, Hokkaido University, Japan)"Theoretical calculations of heterogeneous nanomaterials fordesigning photo and electrode catalysts "15:20-15:45 Oral talk 2
Shinya Furukawa (Associate Professor, Hokkaido University,
Japan)"Design of multi-functional catalyst based on alloy materials"
15:45-16:30 Keynote talk 3
Masahiro Ehara (Professor, Institute for Molecular Science,
Japan)"Theoretical studies on heterogeneous and nanocluster
catalysts: collaborations with experiment"
16:35-17:20 Keynote talk 4
Jun Li (Professor, Tsinghua University, China)"Towards Atomically Precise Heterogeneous Catalysis via
Single-atom/cluster catalysts"
17:20-17:30 Closeing remark, Kenichi Shimizu (Professor,
ICAT, Hokkaido University, Japan)

20■ ICAT International Symposium on Catalysis:
Advanced Heterogeneous Catalysis for Synthesisof NH3 and Fine Chemicals / 情報発信型国際シンポジウム・オンライン
主催：北海道大学触媒科学研究所
共催：触媒学会北海道支部
共賛：触媒学会
日時：2022年3月4日（金）会場：オンライン
概略・論点と成果：本国際シンポジウムは，日本が誇る触媒科学の研究成果を『日本の研究機関の主導で』海外において情報発信することを目的として企画・開催されてきた．若手の情報発信を主目的とし，昨年度に続き新型コロナ感染拡大の予防措置としてオンラインにて2022年3月4日に開催した．
清水先生からの開会挨拶の後，名古屋大学の佐藤先生と大連化学物理研究所（中国）のGuo先生より，NH3合成に関する成果が発表された．後半は，東京大学の谷田部先生，
Leibniz触媒研究所（ドイツ）のJagadeesh先生より，固体触媒を用いた有機合成に関する成果が発表された．本シンポ
ジウムにはICATから41名の教員，学生が参加した．参加者総数は149名（うち日本からの参加者は117名）であった．
質疑応答では活発な議論がなされ，国内外の広い世代の学術交流が達成された．最後に，佐藤先生、谷田部先生にICATより東賞を贈呈した．
講演者・演題：16:00-16:05 Opening address, Kenichi Shimizu (ICAT,
Hokkaido University)
16:05-16:40 Sato Katsutoshi (Nagoya University)"Formation of Co nanoparticles encapsulated with Ba oxide:
Non-noble metal active sites for efficient ammonia synthesis"
16:40-17:15 Guo Jianping (Dalian Institute of Chemical
Physics)"Hydrides for ammonia synthesis catalysis"
17:15-17:50 Yatabe Takafumi (The University of Tokyo)"DevelopmentofUnprecedented
Green
Organic
Transformations Based on Selectivity Control Specific to
Heterogeneous Catalysts"
17:50-18:25 Jagadeesh Rajenahally (Leibniz Institute for
Catalysis)"Catalysis: A key technology for sustainable and advanced
chemical synthesis"
18:25-18:30 Concluding remarks, Kenichi Shimizu (ICAT,
Hokkaido University)

年報2021・研究所編●

■触媒科学研究所コロキウム
主催：北海道大学触媒科学研究所
内外の研究者・学生間の研究上の交流を図ることを目的として月1回程度開催されているものである．2005年度から継続的に実施し，若手研究者の育成の場としての役割を果たしている．2010年度途中より名称を「触媒化学研究セン
ターコロキウム（Catalysis Research Center Colloquium）」とあらため，メール配信およびウェブページでの案内をより充実させている．2015年10月からは改組に伴い名称を「触媒科学研究所コロキウム（Institute for Catalysis (ICAT)
Colloquium）」としている．2021年度は第435回から第438
回までの合計4回開催した（開催申請の時期のずれや講演者の都合などによる延期等のため，回数の順序と日時の順
序は異なっている場合がある．）．写真は，2021年度の最初のコロキウムである第435回のポスター．《》内は担当
教員．
第435回コロキウム 2021/07/08 西堀麻衣子（東北大学国
際放射光イノベーション・スマート研究センター・教授）「放射光X線分析を駆使した不均一材料中の原子拡散一組織形成過程のその場追跡」創成科学研究棟5階大会議室《長谷川淳也》
第436回コロキウム 2021/07/08 高橋幸生（東北大学国際
放射光イノベーション・スマート研究センター・教授）「X線タイコグラフィとデータ科学の連携による材料
機能のメソスケール可視化」創成科学研究棟5階大会議室《長谷川淳也》
第437回コロキウム 2021/09/10 天野史章（北九州市立大学，JSTさきがけ研究員・准教授）「気相小分子の光電解反応」オンライン（Zoom）《大谷文章》
第438回コロキウム 2021/09/29 高瀬舞（室蘭工業大学・准教授）「酸化チタン光触媒の結晶構造と「かたち」と化学反応」オンライン（Zoom）《大谷文章》●年報 2021・研究所編21

沿革と記録history and record
沿革
触媒化学研究センター（現触媒科学研究所）設置以降
2021年度までの沿革．
1989/05/29《設置改廃》 触媒研究所を廃止し「国立学校設置法施行規則」の一部改正により北海道大学に全国共同利用施設の「触媒化学研究センター」（6研究部門・1客員
研究部門）が設置・「表面構造物性部門」（定員：教授1・
助教授1・助手2）は平成元年から2ヶ年にわたり岡崎国立共同研究機構・分子科学研究所の流動研究部門として同研究所｢分子集団研究系・界面分子科学研究部門｣に転換
1989/05/29《センター長》 初代センター長に大野公男（理学部教授）就任
1990/04/01《センター長》第2代センター長に金岡祐一（薬学部教授）就任
1991/04/01《設置改廃》「表面構造物性部門」（定員：助教授1・助手2）が平成3年度からさらに2ヶ年にわたり岡崎
国立共同研究機構・分子科学研究所の流動研究部門として同研究所「極端紫外光科学研究系・界面分子科学研究部門」に転換1991/04/01《センター長》第3代センター長に松永義夫（理学部教授）就任
1992/04/01《センター長》 第4代センター長に延與三知夫（触媒化学研究センター教授）就任
1993/04/01《設置改廃》 「表面構造物性部門」が岡崎国立共同研究機構・分子科学研究所の流動研究部門「極端紫外光科学研究系・界面分子科学研究部門」から復帰
1994/04/01《センター長》第5代センター長に東市郎（免疫科学研究所教授）就任
1996/04/01《センター長》第6代センター長に東市郎（免疫科学研究所教授）再任
1997/04/01《センター長》第7代センター長に岩本正和（触媒化学研究センター教授）就任
1998/04/09《設置改廃》 基幹研究部門3部門9分野・客員研
究部門1部門2分野に拡充改組
1999/04/01《センター長》第8代センター長に岩本正和（触媒化学研究センター教授）再任
2000/04/01《センター長》第9代センター長に魚崎浩平（理学研究科教授）就任
2002/04/01《センター長》 第10代センター長に高橋保（触媒化学研究センター教授）就任
2004/04/01《センター長》 第11代センター長に高橋保（触媒化学研究センター教授）再任
2006/04/01《センター長》 第12代センター長に上田渉（触媒化学研究センター教授）就任
2007/04/01《設置改廃》 触媒ターゲット研究アセンブリ触媒基礎研究部7部門に拡充改組
2008/04/01《センター長》 第13代センター長に上田渉（触媒化学研究センター教授）再任
2010/04/01《センター長》 第14代センター長に福岡淳（触媒化学研究センター教授）就任

22

2012/04/01《センター長》 第15代センター長に福岡淳（触媒化学研究センター教授）再任
2012/04/01《組織》 触媒基礎研究部に触媒理論化学研究部
門設置
2013/04/01《組織》 実用化基盤技術開発部設置
2014/04/01《センター長》第16代センター長に朝倉清髙（触媒化学研究センター教授）就任
2015/10/01《組織》 触媒科学研究所に改組
2015/10/01《所長》 初代所長に朝倉清髙（触媒科学研究所
教授）就任
2016/04/01《所長》第2代所長に朝倉清髙（触媒科学研究所
教授）再任
2018/04/01《所長》 第3代所長に長谷川淳也（触媒科学研
究所教授）就任
2020/04/01《所長》 第4代所長に長谷川淳也（触媒科学研
究所教授）再任

2021年度の記録
日付のあとの（）つき数字は催事などの開催日数．コロキウムの詳細については「講演会・研究会など」参照．
2021/04/15《教授会》 第75回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/05/13《教授会》 第76回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/06/01《運営委員会》 第31回運営委員会（持ち回り）
2021/06/04《催事》 第6回触媒インフォマティクスシンポジウム/第15回工業触媒研究会フォーラム(ジョイントシ
ンポジウム)〈オンライン(Zoom)〉
2021/06/17《教授会》 第77回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/06/21《教授会》 第78回教授会（持ち回り）
2021/07/08《コロキウム》 （高橋幸生）〈創成科学研究棟5階大会議室〉
2021/07/08《コロキウム》 （西堀麻衣子）〈創成科学研究棟5階大会議室〉
2021/07/15《教授会》 第79回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/07/26《運営委員会》 第32回運営委員会〈創成科学研
究棟5階大会議室(web会議併用)〉
2021/07/30《教授会》 第80回教授会（持ち回り）
2021/08/05 《 催 事 》 The 8th International Symposium of
Institute for Catalysis:Novel approaches for next generation
catalysis〈オンライン(Zoom)〉
2021/09/07《催事》 第1回触媒学会次世代放射光勉強会〈創成科学研究棟5階大会議室/オンライン(Zoom)〉
2021/09/09《教授会》 第81回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/09/10《運営委員会》 第33回運営委員会（持ち回り）

年報2021・研究所編●

2021/09/10《コロキウム》（天野史章）〈オンライン(Zoom)〉
2021/09/28《催事》 第2回触媒学会次世代放射光勉強会〈創成科学研究棟5階大会議室/オンライン(Zoom)〉
2021/09/29《コロキウム》 （高瀬舞）〈オンライン(Zoom)〉
2021/10/21《教授会》 第82回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/10/28《催事》 第3回触媒学会次世代放射光勉強会〈創成科学研究棟5階大会議室/オンライン(Zoom)〉
2021/11/18《教授会》 第83回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/11/26《催事》 第4回触媒学会次世代放射光勉強会〈創成科学研究棟5階大会議室/オンライン(Zoom)〉
2021/12/13《催事》 第5回触媒学会次世代放射光勉強会〈オンライン(Zoom)〉
2021/12/16《教授会》 第84回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2021/12/21《催事》 触媒科学研究所ファカルティディベ
ロップメント講演会「キャタリストイノベーション講座」（畑中雅隆）〈創成科学研究棟5階大会議室〉●年報 2021・研究所編

2021/12/21《催事》 触媒科学研究所ファカルティディベ
ロップメント講演会「キャタリストイノベーション講座」（隅田敏雄）〈創成科学研究棟5階大会議室〉
2022/01/12《催事》 第6回触媒学会次世代放射光勉強会〈オンライン(Zoom)〉2022/01/20《教授会》 第85回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2022/01/20《運営委員会》 第34回運営委員会〈創成科学研
究棟5階大会議室(web会議併用)〉
2022/02/02《運営委員会》 第35回運営委員会（持ち回り）
2022/02/17《教授会》 第86回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉2022/03/03《催事》 第7回触媒学会次世代放射光勉強会〈創成科学研究棟5階大会議室/オンライン(Zoom)〉2022/03/04《催事》 情報発信型国際シンポジウム・オンラ
イン〈オンライン(Zoom)〉2022/03/14《催事》 第8回触媒学会次世代放射光勉強会〈創成科学研究棟5階大会議室/オンライン(Zoom)〉2022/03/17《教授会》 第87回教授会〈触媒科学研究所長室(web会議)〉23

報告・基礎研究系
report: Department of Fundamental Research
触媒表面研究部門/ Catalyst Surface
Research Division■2021年度の構成員〈教授〉朝倉清髙・〈准教授〉髙草木達・〈博士研究員〉
Can LIU・〈統合物質フェロー〉Bing HU・〈博士研究員〉
城 戸 大 貴 ・ 〈 工 学 院 / 大 学 院 博 士 課 程 〉 Md.Harun Al
RASID[～2021/9/30]/ Bang LU/Chorong KIM/Kaiyue DONG
〈 工 学 院 / 大 学 院修 士 課 程 〉鈴 木 悠 太 / 江本 大 知 ( 休学 )/Haoran XU/ Shuai LIU / Yunli LIN(CHINA)/ Chenghao YANG
[2021/10/1～]・〈工学部/学部学生〉熊谷拓真(休学)/ 富所聡/太田迅・<研究生〉Chenghao YANG[～2021/9/30]・〈研究支援推進教授〉山本貞明〈事務補助員〉濱上優子■2021年度のうごき

valent Transition metal- Main group element compound）である炭化物（IV族），窒化物，リン化物（V族），カルコゲン（VI族）は，共有結合，イオン結合，金属結合すべてが実現し，特異な触媒活性を示す．例えば，Fischer-Tropsch合
成触媒のMoCx，Mo2N，脱硫触媒Ni2P，アセトキシ化触媒のPdTeなどである．また，第3成分を添加すると，3つの結合性のバランスを変化させ，LVTMCの触媒活性を変化させることができる．私たちは，水素化脱硫反応，水素化脱窒素反応，脱塩素反応，水素化脱酸素反応，更に，メタン
カップリング水素生成反応に対して高活性を示すNi2Pを中心に研究を行っている．
2021年度のトピック: ニッケルリン化物はメタンから
C2,C3 の炭化水素を生成する反応に高い活性をしめす．
SiO2上に様々なNi:P比のものを担持しその構造をXAFSと理論解析により行った．

2021年4月，Yunli LINが中国に居ながらにして当大学院の修士課程に入学またChenghao YANG君が10月1日より，修士1年に進学した．また，4月1日より，富所聡，太田迅が卒業研究生として加わった．城戸大貴が４月より博士研
究 員 と な っ た ． 10 月 に は 城 戸 大 貴 君 の 書 か れ た 論 文“Thorough Search Analysis of Extended X-ray Absorption Fine
Structure Data for Complex Molecules and Nanomaterials
Applications“が日本表面真空学会の論文賞に選出された．

■研究課題
構造の規定された単結晶などの平坦基板を用いて，その表面の構造や反応物性を調べ，触媒の原理の解明を行なっている．さらにふさわしい解析手段を開発し，物理的手法で制御された表面を調製して，表面を機械のように動かし，表面反応を制御することを目指している．
1．MARX-Raman
XAFS(X-ray absorption fine structure)はX線吸収原子周辺の局所構造を得ることができ，高分散した触媒ナノ粒子のその場構造解析法として力を発揮している．一方，表面反応に直接関係する吸着した反応中間体側からのXAFS測定には2つの困難がある．1つは，反応中間体は軽元素であり，そのX線吸収端は1000 eV以下の低エネルギーに存在して，空気等の吸収が大きくなるため，真空下での測定が必要なことである．このためにin situ測定は工夫が必要となる．
2つ目に，環境に共存する同一元素が妨害し，決定したい
反応中間体の構造を調べることが困難になる点である．私たちが提案す るMARX Raman(Multiatom Resonace X-ray
Raman)法は上記の問題点を一度に解決する手法である．
しかし，いまだに報告はなされていない．そこで，われわ
れはその可能性を追求する実験を行っている．
2021年度のトピック：今年度はデータの解析と成果の報告にあてた．Pacifichem2021において，口頭発表を行った．
IXS2022の招待講演をうけ，要旨を提出した．
2．遷移金属と典型元素の化合物触媒の構造と触媒反応
低価数遷移金属と典型元素の化合物（LVTMC＝Low

24

Figure 1 Comparison of Ni K-edge XANES spectra: a) NiP/SiO2 (Ni:P = 2:1) (black line), b) FEFF Ni12P5 (red line),c) FEFF Ni5P4 (blue line), and d) FEFF Ni2P (pink line).
3．多様な量子ビームを用いた触媒解析手法の確立
表面の複雑な現象を解明するため，加速器ベースの放射光，中性子，ミュオンや陽電子，さらに，XFEL（x-ray freeelectron laser)などの量子ビームが有力な武器になっている．我々は，触媒や表面研究に適した新しい量子ビーム手法を開発し，触媒研究に応用した．活性点周りの3次元構
造や電子状態，光触媒の光励起メカニズムなどを明らかにすべく解析手法の確立を目指している.
2021年度のトピック： WO3のpump probe EXAFSの解析を進めた．また，新しい触媒構造をXAFSにより決定する手段である．拘束サラーサーチ法（CTS法）の開発を行った．
この手法では，MoO3やWO3などの構造の複雑な酸化物を解析できる可能性がある手法で，PtRuナノ粒子の構造を解析し，Cluster-in-Custer構造であることを明らかにした．また，その基本原理がUniform Prior Probability Principleによることを明らかにし，理論的なバックグラウンドを論じた．さらにデータ科学的な手法との整合性を測ろうとしている．
（文献(5)）

年報2021・研究室編●

Fig.4 The AuPt nanoparticle prepared by APD method.
The orange and gray balls are Au and Pt.
(a) isnanoparticle structure with its cross section. (b) is core
structure where PtAu nanoalloy is present.

Fig.2 Constrained thorough search. Upper panel
is non-constrained thorough search.
Lower isconstained thorough search. The constrained
thorough search gave more clear image of
nanoparticle structure.
4．燃料電池触媒の表面構造解析手法の開発
燃料電池は，運転時にCO2を出さないことから，新しいエネルギー変換器として，自動車，家庭用発電機等に実用化が進んでいる．一方で，効率よく，燃料から電力を取り出すための触媒開発が重要な研究ターゲットとなっている．多くの燃料電池においては，燃料や酸素を活性化するために金属微粒子が用いられており，その金属微粒子の構造や担体である炭素との相互作用に関する知見を得ることが，燃料電池の高度化および長寿命化に必要である．燃
料電池に実際に使われている金属微粒子の構造をXAFS法で決定するとともに，構造の規整されたHOPG（highlyoriented pyrolytic graphite）上のPtナノクラスターの構造決定法の開発を進めている．
2021年度のトピック： HOPG上にAPD（アークプラズマ蒸着）法で調製したAuPt合金クラスターの構造解析を
BCLA+BI-XAFS法で行った．AuPtナノ合金をCoreとし，Pt
薄膜をShell とするナノ粒子が形成することを見出した．
さらに，その結合距離を調べるとAu-Auが通常のAu-Auの結合距離と比べて0.1 Å 短縮していた．これは異常な短縮である．さらに検討すると，Pt shellの大きな表面張力と格子ひずみの緩和によるものと結論づけた。(文献(1，3,4))

Fig. 3. Pt L3 and Au L3 k2-weighted XAFS oscillation (k2(k))
for PtAu/HOPG at 0.4 VRHE in comparison with theoscillations for the foil references.

年報2021・研究室編●

5．PEEMとEXPEEMの開発
触媒反応が起こっている様子をリアルタイム観測する
PEEM（光電子放出顕微鏡）と化学分析可能なEXPEEM（エネルギー分析型PEEM）を開発している．PEEMは2013年より市販された．また，気体存在下や溶液中の観測などを行えるセルの開発も行っている．さらに生体材料表面を観測するためにトリチウムを用いたトリチウム顕微鏡の開発も行った．
2021年度のトピック: 2023年度の閉室に向け，放射線管理
区域をはずした．

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
ETHZ 上村洋平博士「超高速 XAFS 法による光触媒の観察」/東京工業大学山中一郎教授「メタン活性化触媒のoperando 観察」/物質・材料研究機構増田卓也主任研究員「全反射 XAFS による修飾電極の研究」/高エネルギー物
理学研究機構物質構造研究所木村正雄教授「偏光全反射蛍
光 XAFS 法の開発，多素子蛍光用 SSD の計測システムの開発，高速 XAFS 法の開発，XAFS データベースの開発」/東京電気通信大学有賀（三輪）寛子・岩澤康裕教授「偏光全反射蛍光 AFS 法の開発，多素子蛍光用 SSD の計測シス
テムの開発，EXPEEM の開発」/東京医科歯科大学医歯学総合研究科宇尾基弘教授・和田敬広助教「インプラント表面 処 理 層 お よび 骨 結 合界 面の 深 さ 分 解 XAFS 解 析 」/Dipartimento DICEAM, Università Mediterranea di Reggio
Calabria1 ・ Assistant Professor Francesco MAURIELLO「Exploring the Catalytic Properties of Supported Palladium
Catalysts in the Transfer Hydrogenolysis of Glycerol」/厦門大学 袁 友 珠 教 授 「 Efficient Ru-Fe Catalyzed Selective
Hydrogenolysis of Carboxylic Acids to Alcoholic Chemicals」/JASRI 宇留賀朋也教授「燃料電池触媒の開発」/理研矢橋
牧名博士・片山哲博士「XFEL-XAFS の開発」/北海道大学
大学院地球環境科学研究院八木一三教授・加藤優助教「XAFS による Bio-inspired 電極触媒の構造解明」/ 東北大学大学院環境科学研究科和田山智正教授・轟直人助教「in-situ 蛍光分光 XAFS 測定による固体高分子形燃料電池
用 Pt 遷移金属窒化物コアシェルナノ微粒子の微細構造解
析」/理化学研究所上口賢博士「Mo クラスターの構造研究」/山口大学吉田真明准教授「光電気環境下の酸化物薄膜構
造 変 化 の 研 究 」 / South Carolina University, Prof.Jochen
LAUTERBACH,「Ni-P 化合物の表面構造」/Goa University,
Prof. P. R. SAEODE ， 「 酸 化 物 の 触 媒 作 用 と XAFS 」/Cambridge Uniersity Prof. Maria OLEA「多孔質材料中の Auの構造研究」/ 山方啓 豊田工業大学“WO3 光触媒の高速
光 応 答 ”/ 内 藤 俊 雄 “ 光 応 答 電 気 物 性 と 構 造 の 研究”/A.Shrotri,福岡淳“ZrO2 上の Co 単原子触媒の研究”25

■2021年度の研究業績
原著論文（すべて審査つき）(1) Bang, L.; Kido, D.; Sato, Y.; Haoran, X.; Chun, W.-J.;
Asakura, K.; Takakusagi, S. Development of Operando PtrfXafs Technique for 3-Dimensional Structure Determination of
Active Metal Species on a Model Catalyst Surface underWorking Conditions. J. Phys. Chem. C. 2021, 125, 1242412432.
(2) Dostagir, N. H. M. D.; Rattanawan, R.; Gao, M.; Ota, J.;
Hasegawa, J.-y.; Asakura, K.; Fukouka, A.; Shrotri, A. Co
Single Atoms in Zro2 with Inherent Oxygen Vacancies for
Selective Hydrogenation of Co2 to Co. ACS Catalysis 2021,
9450-9461.
(3) Wakisaka, Y.; Uehara, H.; Yuan, Q.; Kido, D.; Wada, T.; Uo,M.; Uemura, Y.; Yokoyama, T.; Kamei, Y.; Kuroda, S.; Ohira,A.; Takakusagi, S.; Asakura, K. Extracting the Local
Electronic States of Pt Polycrystalline Films Surface underElectrochemical Conditions Using Polarization-Dependent
Total Reflection Fluorescence X-Ray Absorption near Edge
Structure Spectroscopy. Electronic Structure 2021, 2, 044003.
(4) Hu, B.; Bharate, B.; Jimenez, J. D.; Lauterbach, J.; Todoroki,N.; Wadayama, T.; Higashi, K.; Uruga, T.; Iwasawa, Y.;
Ariga-Miwa, H.; Takakusagi, S.; Asakura, K. Abnormal Metal
Bond Distances in Ptau Alloy Nanoparticles: In Situ BackIllumination Xafs Investigations of the Structure of Ptau
Nanoparticles on a Flat Hopg Substrate Prepared by Arc
Plasma Deposition. J.Phys.Chem.C 2022, 126, 1006-1016.
(5) Kido, D.; Rahman, M. M.; Takeguchi, T.; Asakura, K.
Constrained Thorough Search Analysis of Multi-Edge Exafs
Spectra for Characterization of Bimetallic Nanoparticles Chem.
Lett. 2022, 51, on the web
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) 朝倉清髙:「XAFS の基礎―XAFS の一般的な測定法と解析法」，第 102 回日本化学会春季年会，オンライン(2022/3/25)(2) Asakura, K.; Takakusag, S.: “PTRF-XAFS investigation on
the 3-dimensional structure of the single-atom metal dispersedon single crystal oxides” Annual meeting of American
Chemical Society (ACS Spring 2022), Sandiego Hybrid(2022/3/22)(3) 朝倉清髙，三輪寛子: 「水素社会を目指した触媒と量子ビーム」，量子ビームサイエンスフェスタ 2022，オンライン(2022/3/8)

26(4) 城戸大貴: 「Constrained Thorough Search 法による複雑な構造をもつ物質の EXAFS 解析」，日本表面真空学会
東北北海道支部学術講演会，ハイブリッド (2022/3/4)(5) Lu. B.; Takakusagi, S.; Xu, H.; Kido, D.; Asakura, K.:“Operando PTRF-XAFS study of 3D structure determinationof active Pt species on an Al2O3 single-crystal surface during
CO oxidation” Pacifichem 2021, on-line (2021/12/20)(6) Asakura, K.; SIRISIT, N.; Kido, D.; ARIGA-MIWA, H.;
Wakisaka, Y.; Takakusagi, S.; Uruga, T.; Sekizawa, O.;
Sakata, T.; Iwasawa, Y.; Fujikawa, T.; NIki, K.; Kogo, J.:“Possibility of multi atom resonance x-ray raman” Pacifichem
2021, on-line (2021/12/20)(7) Takakusagi, S.; Lu, B.; Xu, H.; Kido, D.; Asakura. K.:“Operando PTRF-XAFS technique for elucidating
relationship between 3D structure of active metal sites andcatalytic properties under working conditions”, Pacifichem
2021, on-line (2021/12/19)(8) Miwa, H.; Uruga, T.; Sakata, T.; Kaneko, T., Higashi, K.;
Sekizawam, O.; Asakura, K.; Iwasawa, Y.: “In-situ
simultaneous HERFD-XANES/XRD measurements of theadsorption species on Pt/C electrocatalysts in polymer
electrolyte fuel cells under operating conditions”
Pacifichem2021, on-line (2021/12/19)(9) 城戸大貴，上村洋平，脇坂祐輝，三輪（有賀）寛子，
髙草木達，朝倉 清髙：「Thorough Search 法による複雑な分子およびナノ材 料における EXAFS 解析」，日本
表面真空学会 学術講演大会，オンライン(2021/11/5)(10) 朝倉清髙:「放射光と XAFS そして触媒科学 その過去と未来」，第 41 回触媒学会若手会夏の研修会，オンライン（2021/8/6）(11) Lu, B.: “3D structure determination of active Pt clusters on
an α-Al2O3(0001) surface during CO oxidation by operando
PTRF-XAFS technique”, Virual XAFS 2021, (2021/7/12)(12) RASHID, M. H. A.: “XANES analysis of the nickel
phosphide catalysts by theoretical approaches” Virual XAFS
2021, (2021/7/13)(13) Dong, K.: “Structure investigation of Pt nanoclusters
deposited on flat carbon support – A model catalyst for fuelcell electrode by operando BCLA / HERFD+BI-XAFS
method” Virual XAFS 2021 (2021/7/13)

年報2021・研究室編●

触媒理論研究部門/Catalysis Theory
Research Division■2021年度の構成員〈教授〉長谷川淳也・〈准教授〉飯田健二・〈助教〉高敏・〈 博 士 研 究 員 〉 Manussada RATANASAK/ Rattanawalee
RATTANAWAN/ Danjo Purio DE CHAVEZ［2021/10/01～］
・〈日本学術振興会特別研究員〉白男川貴史[2021/04/01～]・〈訪問大学院生〉Pavee APILARDMONGKOL [2021/02/05～
2021/10/20］・〈総合化学院/大学院博士後期課程〉Danjo
Purio DE CHAVEZ［～2021/9/25］/宮川翔[2021/04/01～]・〈総合化学院/大学院修士課程〉原綾汰/大城海/千葉卓紘[2021/4/01～]〈理学部/学部学生〉平瀬ひのき/柴野草大[2021/12/09～]・〈事務補助員〉盛田 澄子・〈特定専門職員〉久保田亜美

1．h-BNの触媒機能化による分子状酸素による酸化反応およびエポキシ化反応への応用
h-BN表面にC原子ドープ(C@h-BN)を導入することで，触媒活性が高く，活性領域が広くなることを明らかにした．本研究ではCO酸化反応，C2H4の酸化反応に対する，
C@h-BNの触媒活性を調べた.

Fig. 1. Catalytic activity of C@h-BN for CO and C2H4
oxidations.

■2021年度のうごき
2021年4月に白男川貴史がJSPS fellowshipとして加わった．2021年9月にDanjo Purio DE CHAVEZ が博士課程を修了し，10月より博士研究員となった．2021年10月にPavee
APILARDMONGKOLがタイに帰国した．2021年12月学部
学生の柴野草大（理学部化学科）が分属された．2022年3月にRattanawalee RATTANAWANが転出した．2021年3月に原綾汰，大城海が修士課程を修了した．

■研究課題
触媒反応のメカニズムを理論計算に基づく解析によって明らかにし，触媒原理に関する新しい概念を提示すること，及び理論解析に基づく触媒設計や反応設計に関する提案を行うことを目標として研究活動を行っている．
この目標を達成するために，実験グループとの共同研究を推進し，触媒反応系の本質を究明する．同時に，複雑な触媒反応系における理論的研究の適用範囲を拡大することを重要な課題として捉えており，既存の理論計算手法を越えた，新しい手法の開発を目指している．
活性な触媒反応系は，電子状態，分子構造，溶媒などの周辺環境との相互作用，動力学など様々な側面において極めて複雑な系であることが知られている．このような複雑な触媒反応系の本質を明らかにするためには，詳細な理論
計算モデルに基づく仮想現実のリアリティーを追究することが必要である．他方で，触媒系の物理化学的本質を捉えたシンプルな理論モデルを構築することで，実用的かつ本質的な計算を比較的容易に行うことが可能である．このような触媒反応系モデルの具体化と抽象化過程を通して，
触媒理論化学を学術的に発展させたい．
また，これらの研究を通して，環境触媒，エネルギーの生産と変換，化成品の高効率合成など，持続可能な社会への変革に貢献したいと考えている．

年報2021・研究室編●

2021年度のトピック： 考えられる酸化反応やエポキシ化
反応は，Cドーパントに近接したB原子サイトだけでなく，
Cドーパントから比較的大きな距離でも起こりうることが示された．これらの反応経路に沿った反応中間体は，ドープされたC原子からの距離が長くなるにつれてわず
かに不安定化するが反応障壁は主にそのままであることが示された．したがって，h-BNへのCドーピングは，不活性なh-BN系材料の酸化およびエポキシ化のための触媒的機能化のための有望な方法である．
《論文7》
2．Au/OMS-2触媒によるピペリドン分子のC-H結合活性化機構に関する理論的研究
東京大学の山口研究室の実験結果によると，OMS-2担体に金ナノ粒子を担持したAu/OMS-2触媒は，窒素等のヘテロ原子を含むケトン種の脱水素反応に対し高い活性を示す．しかし，その詳細な反応機構は未解明であったため，
本触媒上での脱水素反応機構について，DFTを用いた解析を実施している．
2021年度のトピック： OMS-2にAuクラスターを担持すると，OMS-2からAuクラスターに向けて電子移動が起きること示された．この負電荷によってAuクラスターへの
酸素分子吸着が促進されること（Fig. 2），クラスターに流入した電子が酸素分子のπ*軌道に流入し酸素分子を活性化すること，活性化された酸素分子がピペリドンから水素

Fig. 2. Electron transfer from OMS-2 to Au cluster illustrated byelectron density difference. Yellow and light blue hypersurfaces
indicate electron accumulation and depletion, respectively.

27

原子を引き抜くこと，その後に生成する原子上酸素などの活性酸素種によって，二つ目の水素原子が容易に引き抜かれることなどが明らかになり，一連のC-H開裂反応機構を見出すことができた．
《論文13》
3. 外力の導入によるキチングリコシド結合解離の選択性向上に関する理論的研究
キチンは甲殻類由来の不可食バイオマスであり，N-アセ
チルグルコサミン（GluNAc）がグリコシド結合を介して多量化した多糖類である．通常の加水分解では，側鎖が脱アセチル化するため，選択的に解重合を進めることで付加価値の高いGluNAcを得ることが困難であった．北大・福岡研究室において，ボールミルを用いることでGluNAcの選択性が向上することが報告された．そこでキチンへの外部刺激が解重合と脱アセチル化の活性化障壁に及ぼす影響について研究を行っている．
2021年度のトピック： 二量体としてモデル化したキチンの両端から張力をかけてポテンシャルエネルギープロ
ファイルを計算した結果，張力によって律速段階の活性化
エネルギーが低下した．分子構造と電子構造の解析の結果，グリコシド結合の二面角が張力によって変化し，酸素原子の非共有電子対がグリコシド結合のσ*結合に電子供与し易い配向になり（Fig. 3），活性化エネルギーを低下させていることが明らかになった．
《論文5,講演9》

うる活性サイトが生じる．このサイトでは低い活性化障壁
で水素解離が起きうることが明らかになった（Fig. 4右）．
5. 溶液と貴金属ナノ粒子の界面での光励起のメカニズム
貴金属ナノ粒子を金属酸化物に担持することで可視光に対する触媒活性が向上することが報告されており，水分解反応などの研究が進められている．我々は，光触媒作用についての理解を深めるべく，金属ナノ粒子と分子や金属
酸化物の界面が光誘起電子移動で担う役割について解析を行っている．
2021年度のトピック： 貴金属ナノ粒子を用いる光触媒では水などの溶媒が広く使われるが，溶媒和の役割についての理解は深まっていない．そこで，金ナノクラスターと水分子からなる系を対象として，水和を考慮した光励起電子
ダイナミクスの計算を行った（Fig. 5）．その結果，水分子から金ナノクラスターへの電子移動量が水和によって増加することを明らかにした．
《講演2,6,8》

Fig. 5. Photoexcitation of a Au147/H2O complex in aqua.

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）

Fig. 3. External force induced electron donation from a lone-pair(nO5-2) to σ*C1O1 in hydrolysis of chitin dimer as a model forcellulose hydrolysis.

4．ホウ素種の脱離によって開始するFrustrated Lewis-Pair(FLP)の再生過程に関する理論的研究
大阪大・生越研究室において，安定なルイス酸－塩基対を活性化してFLPを生成し，不活性結合を切断できるという実験結果が得られた．そこで，DFT計算によりエネル
ギープロファイルを求め，反応機構の解析を行っている．
2021年度のトピック： 嵩高いホウ素配位子は安定なC-B結合を生成できず，PO基へと転移が可能である(Fig. 4左)．
リン酸基が回転し，B-O結合が解離すると，水素が収まりFig. 4. (left) A transition state for thermal C1-B dissociation toregenerate FLP. (right) A transition state for H-H dissociation by
the FLP.

28

フリッツ・ハーバー研究所 M. Scheffler 教授「担持金属触媒についての第一原理熱力学計算」/北海道大学薬学研究院松永茂樹教授「Rh 触媒による不斉 C-H 官能基化メカニ
ズムに関する理論的研究」/中島清隆准教授「酸化ニオブによるキシロースからフルフラールへの変換機構に関する研究」東京大学大学院工学系研究科水野哲孝教授・山口和也教授「担持金クラスターによる C-H 活性化のメカニズ
ムに関する研究」/東京工業大学物質理工学院山中一郎教
授「メタン活性化メカニズムに関する研究」 /名古屋大学
理学研究科北村雅人教授「Ru 触媒による不斉脱水素環化
反応メカニズムの理論的研究」/京都大学工学研究科杉野目道紀教授「らせん高分子触媒によるヒドロシリル化に関する理論的研究」/大阪大学大学院工学研究科林高史教授「再構成ミオグロビンによるシクロプロパン化反応に関する理論的研究」/大阪大学大学院工学研究科生越専介教
授・星本陽一助教「Frustrated Lewis Pair による不活性分子の活性化メカニズム」/大阪大学大学院薬学研究科有澤光弘准教授「Pd クラスターによる C-H 活性化メカニズムに関する研究」/岡山大学大学院自然科学研究科依馬正教授「二官能性ポルフィリン触媒による二酸化炭素とシクロ
ヘキセンオキシドの共重合メカニズムに関する研究」/北海道大学触媒科学研究所福岡淳教授「セルロースの加水分解機構に関する理論的研究」/北海道大学触媒科学研究所
朝倉清髙教授「タングステン酸化物の励起状態に関する理論的研究」/京都大学・藤原哲晶准教授「パラジウム触媒による分子間炭素-水素結合アリール化反応におけるカルボ
キシラト配位子の立体効果」/京都大学・廣瀬崇至准教授「ヘリセンの光化学について共同研究」/大阪大学・有澤光
弘教授「Ni 錯体触媒による C−O 結合活性化を介した分子内環化反応メカニズム」/北海道大学・澤村正也教授「銅アシル錯体の光活性化機構」/京都大学・村上正浩教授「光環年報2021・研究室編●

化反応機構」/東京工業大学・横井 俊之「ゼオライトに担持した超小型ニッケル触媒におけるメタンの部分酸化反応 メ カ ニ ズ ム 」 / 中 国 上 海 大 学 Zhang Dengsong 教 授「 Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3 by solid
catalyst」/シンガポール Yan Ning 准教授「表面担持した単金属を用い触媒反応機構の解明」(13) Miyazaki, R.; Jin, X.; Yoshii, D.; Yatabe, T.; Yabe, T.;
Mizuno, N.; Yamaguchi, K.; Hasegawa, J. Mechanistic Studyof C-H Bond Activation by O2 on Negatively Charged Au
Clusters: a,ß-Dehydrogenation of 1-Methyl-4-piperidone by
Supported Au Catalysts [selected as inside front cover]. Catal.
Sci. Technol. 2021, 11, 3333-3346.
総説・解説■2021年度の研究業績(1)飯田健二 ナノ物質からなる不均一系の外場応答機構,
Frontier, Journal of the Japan Society of Theoretical
Chemistry, 2021, 3, 59-65.
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) Miyazaki, R.; Jin, X.; Yoshii, D.; Yatabe, T.; Yamaguchi, K.;
Hasegawa, J.: "Metal-support charge-transfer interaction in
Au/OMS-2 activates adsorbed O2 for indirect C-H activationof piperidone" The International Chemical Congress of PacificBasin Societies 2021(Online) (2021/12/16-21). [Invited Talks](2) 飯田健二：「ナノ界面系の電圧や光に対する応答の理論的研究」, 第 311 回化学コロキウム,東京都立大学南大沢キャンパス,東京都八王子市(2021/12/17).[依頼講演](3) Gao, M.: "Theoretical investigations on the Activation of
Small Gas Molecules on free and surface supported metalclusters" International Symposium on Air Pollution Control
Chemistry (Online Conference) (2021/11/18). [Invited Talks](4) 飯田健二：「不均一触媒の光や電圧に対する応答の理論計算研究」, 触媒・電池戦略研究拠点第 18 回公開シンポジウム（オンライン開催）(2021/11/15).[依頼講演](5) Gao, M.: " Theoretical simulations of heterogeneous
catalysis"
12th CSE Autumn School & the 9th ALP
International Symposium (Online Conference) (2021/10/1314). [Invited Talks](6) 飯田健二：「ナノ界面系の光や電圧に対する応答の理論的研究」, 第 15 回分子科学討論会, (オンライン開催)(2021/09/18-21).[依頼講演](7) 高敏：「系統的な構造計算に基づく金属クラスターの触媒活性に関する理論研究」, 第 128 回触媒討論会 (オンライン開催) (2021/09/15-17).[依頼講演](8) Iida, K.: " Theoretical calculations of heterogeneous
nanomaterials for designing photo and electrode catalysts" The
8th International Symposium of Institute for Catalysis: Novelapproaches for next generation catalysis (Online Conference)(2021/08/05). [Oral](9) De Chavez, D. P.; Hasegawa, J.: " Mechanical Pushing
Induced Selective Cyclopropanation Reaction in Ag(111)
Surface" Advanced School on Quantum Transport using Siesta
Centre Europeen de Cacul Atomique et Moleculaire Donostia
International Physics Center, San Sebastian, Spain(2021/05/17-21).[Poster](10) Gao, M.: " Tunable catalytic performance of metal clusters
by morphology control" International Conference on
Advanced Catalysts for Energy and Environmental
Applications (Online Conference) (2021/04/12-13). [Invited
Talks]
受賞(1) 大城海：「Fe/SO42-/CeO2触媒を用いたNH3-SCR法におけるアンモニア吸着過程とアルカリ金属被毒耐性に関する理論的研究」，第15回分子科学討論会(2021/09/18-21)《分子科学会優秀ポスター賞》(2) 白男川貴史：「機能性分子系と触媒の合理的設計に関する理論的研究」，第7回北大・部局横断シンポジウム(2021/10/01)《ベストポスター賞》

原著論文（全て審査つき）(1) Murata, T.; Hiyoshi, M.; Maekawa, S.; Saiki, Y.; Ratanasak,M.; Hasegawa, J.; Ema, T. Deoxygenative CO2 conversions
with triphenylborane and phenylsilane in the presence of
secondary amines or nitrogen-containing aromatics. Green
Chemistry. 2022, 24, 2385-2390.
(2) Nakakuki, Y.; Hirose, T.; Sotome, H.; Gao, M.; Shimizu, D.;
Li, R.; Hasegawa, J.; Miyasaka, H.; Matsuda, K. Doubly
linked chiral phenanthrene oligomers for homogeneously πextended helicenes with large effective conjugation length.
Nat. Commun. 2022, 13, 1475(10 pages).
(3) Takei, D.; Yatabe, T.; Yabe, T.; Miyazaki, R.; Hasegawa, J.;
Yamaguchi, K. C–H Bond Activation Mechanism by a Pd(II)–(µ-O)–Au(0) Structure Unique to Heterogeneous Catalysts.
JACS Au. 2022, 2, 394-406.
(4) Ueda, Y.; Masuda, Y.; Iwai, T.; Imaeda, K.; Takeuchi, H.;
Ueno, K.; Gao, M.; Hasegawa, J.; Sawamura, M.
Photoinduced Copper-Catalyzed Asymmetric Acylation ofAllylic Phosphates with Acylsilanes. J. Am. Chem. Soc. 2022,
114, 2218-2224. [Select as back cover](5) De Chavez, D. P.; Hasegawa, J. OpenMechanochem: A
Python module for mechanochemical simulations.
SoftwareX. 2021, 16, 100879(8 pages).
(6) Hoshimoto, Y.; Sakuraba, M.; Kinoshita, T.; Ohbo, M.;
Ratanasak, M.; Hasegawa, J.; Ogoshi, S. A boron-transfer
mechanism mediating the thermally induced revival of
frustratedcarbene–borane pairs from their shelf-stableadducts.
Comm. Chem. 2021, 4, 137(6 pages).
(7) Gao, M.; Wang, B.; Tsuneda, T.; Lyalin, A.; Taketsugu, T.
Catalytic functionalization of hexagonal boron nitride foroxidation and epoxidation reactions by molecular oxygen. J.
Phys. Chem. C. 2021, 125, 19219-19228.
(8) Dostagir, N.; Rattanawan, R.; Gao, M.; Hasegawa, J.;
Asakura, K.; Fukuoka, A.; Abhijit, S. Co Single Atoms in ZrO2
with inherent oxygen vacancies for selective hydrogenation of
CO2 to CO. ACS Catal. 2021, 11, 9450-9461.
(9) Kobayashi, H.; Suzuki, Y.; Sagawa, T.; Kuroki, K.;
Hasegawa, J.; Tanaka, T.; Fukuoka, A. Impact of tensile andcompressive forces on hydrolysis of cellulose and chitin. Phys.
Chem. Chem. Phys. 2021, 23, 15908-15916.
(10) Ding, S.; Huelsey, M.; An, H.; He, Q.; Asakura, H.; Gao,M.; Hasegawa, J.; Tanaka, T.; Yan, N. Ionic Liquid-stabilized
Single-atom Rh Catalyst against Leaching. CCS Chem. 2021,
3, 1814-1822.
(11) Wang, Y.; Maity, N.; Zhao, L.; Kramer, M.; Hasegawa, J.;
Shichibu, Y.; Konishi, K.; Wang, X.; Song, Z.; Bando, M.;
Nakano, T. A Triad Fluorenone Derivative Bearing Two
Imidazole Groups That Switches between Three States byBase and Acid Stimuli. Chem. Lett. 2021, 50, 1363–1367.
(12) Ratanasak, M.; Hasegawa, J.; Parasuk, V. Design andPrediction of High Potent ansa-Zirconocene Catalyst for
Olefin Polymerizations: Combined DFT Calculations and
QSPR Approach. New. J. Chem. 2021, 45, 8248-8257.

年報2021・研究室編●

29物質変換研究部門/Catalytic Transformation
Research Division■2021年度の構成員〈教授〉福岡淳・〈准教授〉中島清隆・〈助教〉小林広和/Abhijit SHROTRI・〈博士研究員〉/Daniele PADOVAN//Jan J. WIESFELD・〈非常勤研究員〉Shaikr Nazmul Hasan
Mohammad DOSTAGIR・〈技術補佐員〉松島宏美・〈事務補助員〉横山祐美子・〈総合化学院/大学院博士課程〉Cheng
YANG/Yayati Naresh PALAI/Tat BOONYAKARN/加藤寿也・〈総合化学院/大学院修士課程〉遠藤幸一朗/鈴木悠介/長内有輝・〈理学部/学部学生〉福間菜摘/佐藤健人

2．キチンの解重合と有機窒素化合物の合成
カニやエビなど甲殻類の殻に含まれるキチンは，N-アセ
チルグルコサミン（NAG）が多数繋がった高分子であるため，キチンを再生可能資源として用いると，窒素を含む特徴的な化学品合成が期待できる．しかし，キチンは難分解性であり，生成した有機窒素化合物の分析にもテクニックを要するため，分解や生成物利用に関する研究はごく限られてきた．
2021年度のトピック： 我々は，酸を含浸したキチンを遊星ミルで処理すると，加水分解が進行してオリゴ糖が選択的に生成することを見出している．ミル処理という物理的な作用が触媒反応に対してどのように加速効果をもたらしているのか興味がもたれ，本年度は，その反応機構の解明を目指した．まず，熱反応とミル処理による反応との比較を行い，ミルによって発生する局所的な熱ではなく，機械的な力が重要であることを明らかにした．次に，ミル処理のボールの衝突がキチン分子に加える力を見積もり，さらにその力がキチン分子に与える化学的な効果をDFT計
算によって検討した．その結果，直感的に理解しやすい張力だけでなく，圧縮力もキチンのグリコシド結合を活性化していることが示唆された《論文9》（Fig. 2）．

■2021年度のうごき
2021年9月にNazmul君が博士号を取得し10月から非常勤研究員に採用された．2021年12月に理学部化学科の佐藤健人君が卒研生として分属された．2021年12月に横山祐美
子さんが事務補助員に採用された．2022年1月に小林広和
助教が東京大学准教授に昇任した．2022年1月に技術補佐員の松島宏美さんが退職した．

■研究課題
1．木質バイオマス加水分解触媒系の開発と糖変換
木質バイオマスの主成分であるセルロースは，最も豊富なバイオマスであり，さらに食料と競合しない非可食成分であるため，セルロースを再生可能資源として有効利用することが望まれている．我々は，固体触媒である炭素を用
いてセルロースを加水分解し，グルコースを合成することに成功している．さらに，グルコースから他の有用化合物への変換を検討している．
2021年度のトピック： ルイス酸点をもつSn/SBA15がグ
ルコースからフルクトースへの異性化のよい触媒となることを見いだした《論文1》．同様のルイス酸点をもつSnBetaがフルフラールからコハク酸への減炭・酸化反応のよい触媒となることを示した《論文13》(Fig. 1)．

Fig. 2 Effects of mechanical forces on the hydrolysis of chitin.
さらに，生成物利用に関し， NAGを水素化して得られる2-アセトアミド-2-デオキシソルビトール（ADS）からポ
リマー原料になると期待される縮環化合物2-アセトアミ
ド-2-デオキシイソソルビド（ADI）を合成する反応を検討した（Fig. 3）．本反応において，多量のトリフルオロメタ
ンスルホン酸を用いるとADIが生成することを突き止めていたが，今回新たに弱酸である亜リン酸が有効であることを見出した《論文10》．単純な酸脱水縮合反応ではなく，亜リン酸エステルを経る環化反応を経ることにより，反応が実現することが示唆された．
OH HN

OH

HN

O

HO

OH
OH

OH
ADS

HO
OH

O
O

O
H

P
OH

H

HN

O

OH
HO

O
O
ADI

Fig. 3 Conversion of ADS to ADI by H3PO3 catalyst.

Fig. 1 Oxidation of frufral to succinic acid by Sn-Beta
catalyst.

30

3．メソポーラスシリカ担持Ptナノ粒子を利用した低温におけるエチレンの酸化的除去
身の回りにある果物や野菜など様々な植物から放出されるエチレンは，微量ではありながらも果物，野菜，花の熟成を進める作用をもつため，過熟・腐敗を防ぐにはエチレンの効率的な除去方法の開発が必要である．特に，果物，
野菜，花の鮮度を保って保管や輸送を行う社会的な要請は大きく，室温や0 ℃などの低温下においてエチレンを除去できる技術の開発は重要である．我々は，メソポーラスシ

年報2021・研究室編●

リカ上に担持した数nmの白金微粒子が低温におけるエチ
レンの酸化除去において優れた能力を有することを見出した（Fig. 3）．本触媒は50 ppmの低濃度エチレンを0 ℃においても完全に除去することが可能であり，“プラチナ触媒”と命名され，日立アプライアンス株式会社（現在，日立GLS株式会社）製の2015年以降の家庭用冷蔵庫に搭載された．さらにルテニウムを添加したバイメタリック触媒とすることで含窒素または含硫黄有機物など冷蔵庫内で発生する臭気成分の分解除去にも効果を示すことを見出した．これらの成果に基づき，同社は新たな“プラチナ触媒（ルテニウム配合）”を冷蔵庫の野菜室および真空チルドに搭載することを決定し，2017年8月に発表した．さらに，プラチナ触媒を用いて，青果物鮮度保持における触媒効果の定量化と貯蔵庫での検証を行った．これにより，青果物からのエチレン発生速度と触媒によるエチレン分解速度の定量化が可能となった．㈱セコマの野菜貯蔵庫にプラチ
ナ触媒を入れると，貯蔵庫内のエチレン濃度が減少し，野菜の歩留まりが約5%向上して食品ロス削減の効果がある
ことが示された．

を持っていることを提案した．この知見をもとに，本年度，
担体にSi/Alの低いMORを担体に用いることによりReの還元が促進され，Ru無しでもある程度の酸化雰囲気まで活性を示すことを見出した（Fig. 5）．MORの酸点がRe酸化物の電子を求引することにより，低原子価状態が安定化されるのではないかと考えている．本触媒は，メタンを完全酸化せずに，部分酸化によってCOとH2Oを生成し，その後改質によってH2を生成する．完全酸化を避けることにより，
ホットスポット形成を緩和できる点で優れている．

2021年度のトピック： 青果物からのエチレン発生速度と触媒によるエチレン分解速度を決定し，触媒の必要量の見積もりが可能となった．触媒による鮮度保持技術の普及を目的としたフードロス削減コンソーシアムの活動が本格化した．高校生・高専生を対象にプラチナ触媒の利用に関する「フードロス削減アイデアコンテスト」を行い，優秀校を表彰した．これらの活動がテレビ・新聞などの各種メ
ディアで報道された(Fig. 4)．

5．CO2選択還元触媒の開発
水素化を経由したCO2の化学品原料としての利活用が期待されており，その有望な中間体としてメタノールとCOが挙げられる．しかし，これまでに報告されている触媒系には，CO2高転化率時における生成物選択性が低いといった問題がある．これを解決するために，我々は，担持金属または金属ドープした酸化物触媒の界面サイトが有する触媒活性・選択性に着目して研究を行っている．特に，
酸素空孔(VO∙∙)とそれに隣接する金属原子(MM)の作用による固有のCO2吸着・活性化能に興味を持っている．このような観点から，現在，酸素空孔を有する種々の酸化物触媒を設計し，CO2水素化によるメタノールとCOの選択的な合成を目指している．

Fig. 5 Catalysis of Re/MOR in the oxidative reforming of
methane.

2021年度のトピック： ZrO2上に単一Co原子をのせた触媒を調製しCO2水素化（逆シフト反応）を行うと，フォルメート種を経由しCOが95%以上の選択率で生成する．一方，CoクラスターではさらにCO水素化が進みメタンが生成する．このようにZrO2上のCo種のサイズの違いにより選択性が変えられる《論文8》（Fig. 6）．

Fig. 4 Flyer of calling for proposals of application of platium
catalyst.
4．メタン変換触媒の開発
メタンを合成ガス（CO + H2）へと効率的に転換する反応は，シェールガスを含む天然ガスを利用するためのキー
テクノロジーである．しかし，現在の工業的な水蒸気改質法（CH4 + H2O → CO + 3H2）は800 ℃を超える高温で行われている．替わりに，650 ℃以下で酸化的改質法（CH4 +1/2O2 → CO + 2H2）によりメタンを合成ガスに変換できれ
ば，エネルギー効率を大きく改善できると期待されている．
2021年度のトピック： 我々は，Ru-Re/Al2O3触媒がメタンの酸化的改質に高い活性を示すことを見出している．活性種は低原子価のReであり，RuはReの還元を促進する役割

年報2021・研究室編●

Fig. 6 CO2 hydrogenation to CO over Co single atom on
ZrO2.

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
愛媛大学太田英俊特任講師「リグニン由来化合物の効率的な酸化的減炭反応のための固体触媒開発」/アイントホー
フェン工科大学 Emiel Hensen教授「Selective conversion of
biobased feedstock through protective strategies」/東北大学加藤英樹教授「グルコース転化のための固体酸触媒開発」/
東京工業大学本倉健准教授「芳香族C-H結合活性化を指向
した固定化金属触媒の開発と構造解析」/大阪大学満留敬人准教授「バイオマス由来物質から基礎化学品を作る革新

31

的グリーン触媒技術の開発」/鳥取大学菅沼学史講師「還元処理した酸化モリブデン担持貴金属触媒によるプロリンの水素化」/産業技術総合研究所根本耕司主任研究員「竹由来リグニンの触媒的低分子化とその利活用」/オースト
ラ リ ア モ ナ ッ シ ュ 大 学 Akshat TANKSALE シ ニ ア 講 師「 One-step catalytic conversion of CO2 into acetic acid insolvent phase reaction 」 / バ ー ジ ニ ア 工 科 大 学 Ayman M.
KARIM准教授「Molecularly Tailored Atomically Dispersed
Catalysts for CO/ CO2 Hydrogenation to Alcohols」■2021年度の研究業績
原著論文（全て審査つき）(1) Palai, Y. N.; Shrotri, A.; Asakawa, M.; Fukuoka, A. Silica
supported Sn catalysts with tetrahedral Sn sites for selective
isomerization of glucose to fructose. Catal. Today 2021, 365,
241-248.
(2) Yamaguchi, S.; Fujita, S.; Nakajima, K.; Yamazoe, S.;
Yamasaki, J.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T. Air-stable andreusable nickel phosphide nanoparticle catalyst for the highly
selective hydrogenation of D-glucose to D-sorbitol. Green
Chem. 2021, 23, 2010-2016.
(3) Chen, P. R.; Shrotri, A.; Fukuoka, A. Synthesis of cellooligosaccharides by depolymerization of cellulose: A review.
Appl. Catal. A-General 2021, 621, 118177 (8 pages).
(4) Sheng, M.; Fujita, S.; Yamaguchi, S.; Yamasaki, J.;
Nakajima, K.; Yamazoe, S.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T.
Single-Crystal Cobalt Phosphide Nanorods as a HighPerformance Catalyst for Reductive Amination of CarbonylCompounds. JACS Au 2021, 1, 501-507.
(5) Yamaguchi, S.; Fujita, S.; Nakajima, K.; Yamazoe, S.;
Yamasaki, J.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T. Support-Boosted
Nickel Phosphide Nanoalloy Catalysis in the Selective
Hydrogenation of Maltose to Maltitol. ACS Sustainable Chem.
Eng. 2021, 9, 6347-6354.
(6) Albrahim, M.; Thompson, C.; Leshchev, D.; Shrotri, A.;
Unocic, R. R.; Hong, J. Y.; Hoffman, A. S.; Meloni, M. J.;
Runnebaum, R. C.; Bare, S. R.; et al. Reduction andAgglomeration of Supported Metal Clusters Induced by HighFlux X-ray Absorption Spectroscopy Measurements. J. Phys.
Chem. C 2021, 125, 11048-11057.
(7) Osuga, R.; Yasuda, S.; Sawada, M.; Manabe, R.; Shima, H.;
Tsutsuminai, S.; Fukuoka, A.; Kobayashi, H.; Muramatsu, A.;
Yokoi, T. Oxidative Reforming of Methane over RhContaining Zeolites: Active Species and Role of Zeolite
Framework. Ind. Eng. Chem. Res. 2021, 60, 8696-8704.
(8) Dostagir, N. H. M.; Rattanawan, R.; Gao, M.; Ota, J.;
Hasegawa, J. Y.; Asakura, K.; Fukouka, A.; Shrotri, A. Co
Single Atoms in ZrO2 with Inherent Oxygen Vacancies for
Selective Hydrogenation of CO2 to CO. ACS Catal. 2021, 11,9450-9461.
(9) Kobayashi, H.; Suzuki, Y.; Sagawa, T.; Kuroki, K.;
Hasegawa, J. Y.; Fukuoka, A. Impact of tensile andcompressive forces on the hydrolysis of cellulose and chitin.
Phys. Chem. Chem. Phys. 2021, 23, 15908-15916.
(10) Yang, C.; Sagawa, T.; Fukuoka, A.; Kobayashi, H.
Characteristic activity of phosphorous acid in the dehydration
condensation of a chitin-derived nitrogen-containing sugar
alcohol. Green Chem. 2021, 23, 7228-7234.
(11) Ahmad, W.; Chan, F. L.; Shrotri, A.; Palai, Y. N.; Wang, H.
T.; Tanksale, A. Dimethoxymethane production via CO2hydrogenation in methanol over novel Ru based hierarchical
BEA. J. Energy Chem. 2022, 66, 181-189.
(12) Ishikawa, H.; Yamaguchi, S.; Nakata, A.; Nakajima, K.;
Yamazoe, S.; Yamasaki, J.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T.
Phosphorus-Alloying as a Powerful Method for Designing
Highly Active and Durable Metal Nanoparticle Catalysts forthe Deoxygenation of Sulfoxides: Ligand and Ensemble

32

Effects of Phosphorus. JACS Au 2022,419-427.
(13) Palai, Y. N.; Shrotri, A.; Fukuoka, A. Selective Oxidation of
Furfural to Succinic Acid over Lewis Acidic Sn-Beta. ACS
Catal. 2022, 12, 3534-3542.
(14) Coumans, F.; Overchenko, Z.; Wiesfeld, J. J.; Kosinov, N.;
Nakajima, K.; Hensen, E. J. M. Protection Strategies for theConversion of Biobased Furanics to Chemical Building Blocks
br. ACS Sustainable Chem. Eng. 2022, 10, 3116-3130.
総説・解説(1) 福岡淳 よくわかるQ&A プラチナ触媒を使った野菜の鮮度保持とはどういうものですか？ ニューカン
トリー, 68, 74-75 (2021).
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) Shrotri, A.; Kobayashi, H.; Fukuoka, A.: “Hydrolysis ofcellulose to glucose and oligosaccharides over carbon
catalysts” International Conference on Biotechnology for
Sustainable Agriculture, Environment and Health (BASEH2021), Jaipur, India (on-line) (2021/4/6) [Invited](2) 中島清隆: 「超秩序構造体を活用した循環型炭素資源の利活用」, 学術変革領域研究（A）「超秩序構造が創造する物性科学」，第 1 回若手の学校, オンライン開催(2021/5/23) [Invited](3) 中島清隆: 「アセタール保護を基盤とした HMF からのバイオマスプラスチックの原料合成」, 第 128 回触媒討論会, オンライン開催 (2021/9/15) [Invited](4) Fukuoka, A.: “Low temperature oxidation of ethylene overPt/silica”, 1st Japan-China Symposium on Catalysis (1stJCSC),
Osaka (on-line) (2021/10/12) [Keynote].
(5) 中島清隆: 「リン酸固定金属酸化物を利用した水溶液
内の糖変換反応」, 触媒学会北海道支部室蘭講演会, オンライン開催 (2021/10/19) [Invited](6) Nakajima, K.: “An acetal protection strategy forchemocatalytic conversion of biomass-derived furanics tobuilding blocks of renewable polymers” 2021 NankaiInternational Symposium on Catalysis (on-line) (2021/10/23)[Invited](7) Nakajima, N.: “Niobium-based Solid Catalysts for Smart
Biomass Conversion, Niobium Technology for Clean Energy”(on-line) (2021/11/9) [Invited](8) 福岡淳: 「触媒によるバイオマス資源の化学品への変換」, 石油学会函館大会, 函館アリーナ(函館市)(2021/11/11) [Invited](9) Fukuoka, A.: “Hydrolysis of lignocellulose by a biomassderived carbon catalyst” ACS Spring 2022, オンライン開催,(2022/3/23) [Keynote]
受賞(1) Abhijit Shrotri：「結晶性セルロースの直接加水分解を可能にするカーボン触媒の開発」，新化学技術推進協会(2021/6/10)《第 10 回新化学技術研究奨励賞》(2) Nazmul Dostagir：「Doping of Co Single Atoms in ZrO2
Creates Interfacial Sites with Oxygen Vacancy for Highly
Selective Hydrogenation of CO2 to CO」，18th Japan-Korea
Symposium on Catalysis (2021/11/25) 《 Young Oral
Presentation Award》(3) 遠藤幸一朗：「BaNb2O6によるキシロースからのフルフラール合成」，東北大学多元物質科学研究所発表会(2021/12/9)《ポスター発表所長賞》

年報2021・研究室編●

触媒材料研究部門/ Catalyst Material
Research Division■2021年度の構成員〈教授〉清水研一・〈准教授〉古川森也・〈特任講師〉前野禅・〈助教〉鳥屋尾隆・〈博士研究員〉今健一/Hyungown
HAM［～2021/10/31］/LI LINGCONG/峯真也・〈学術研究員〉小野寺渉［～2021/09/30］・〈外国人研究員〉WANG
Gang・〈JSPS 外国人特別研究員〉WANG Gang/張寧強［2021/09/01～］・〈総合化学院/大学院博士課程〉陳家偉/
窪 田 博 愛 / 安 村 駿 作 /Yuan JING/Feilomg XING/Jiansho
Zhang/Ke LIU/中谷勇希/Mengwen HUANG/Ma Jiamin/下田光祐［2021/10/01～］
・〈総合化学院/大学院修士課程〉Ruoyun
MA［～2021/09/30］/Zengwei QIN/Yuxiang WEN/印部拓人［～2021/09/30］/宮崎眞太/Ruikun SHI/Li Zirui/竹歳昂一郎/
林 田 英 悟 /Ziyang Wu/QIAN Yucheng/ZHAO Zhirun/GUO
Xu/CHEN Duotian/HE Chenxi/Hu Xiaoming/加藤大雪/向山拓
実・〈工学部/学部学生〉関根一翔/富室洋介・〈技術補助員〉高橋恵美/Hyungown HAM［2021/11/01～2022/02/28］(Fig. 2a)．共存H2あり・なしを周期的に繰り返すと，プロピレン生成速度が可逆的に増大・低下した(Fig. 2b)．共存
H2あり・なしでTiH2によるプロパン脱水素反応の見かけの活性化エネルギーをアレニウスプロットにより算出した．
共存H2ありでは37.2 kJ/molであり，工業触媒であるPtSn合金系，Cr系，Ga系で報告されている値(約100 kJ/mol)よりも著しく低かった．H2なしでは180.1 kJ/molと求まり，共存
H2存在下での高い触媒活性が発現することが分かった．
In situ XRD(Fig. 3a)により，450 ˚C ，H2存在下・非存在
下でのTiH2の構造を調査した．非存在下では完全にH2が脱離してTi metal になるのに対して，10% H2/He下では一部
H2が脱離したTiHやTiH0.85に帰属できる回折パターンが確認された．また，大気非暴露下のXPS測定からは低原子価Ti種の存在が確認された．これらのデータは，Ti水素化
物の水素欠陥サイトが反応の活性点として作用している可能性を示唆している．

Fig. 1 (a) Rates of propane dehydrogenation at 450 °C byvarious catalysts with or withouut ball milling (BM). (b)XRD patterns.

■2021年度のうごき
2022年3月31日に前野禅特任講師が，工学院大学に准教授として異動した．

■研究課題
実験・理論・情報科学の3つのアプローチにより，小分子の変換，自動車排ガス浄化，サステナブルな官能基変換に高性能を示す固体触媒の設計を目指す．
1．固体触媒による低級アルカン, CO2変換
化石資源のミニマム利用に資する固体触媒法の開発と触媒設計に向けた基礎研究を行っている．
2021年度のトピック： 理論・実験の相補的な検討により，金属水素化物がアルカン脱水素に対して高いポテンシャ
ルを有する可能性が示唆された．脱水素に対する金属水素
化物の触媒研究は従来系（金属・金属酸化物）に比べて極端に少ない未開拓領域である．我々はTiH2がプロパン脱水
素反応を著しく低い活性化エネルギーで促進することを見出した．
TiH2を含む種々のTi化合物を用いて，比較的低温である
450℃にてプロパン脱水素反応を検討した．TiH2は脱水素反応を促進し，ボールミル処理により比表面積を増大させると，プロピレン生成速度も増大した(Fig. 1a)．TiO2やTiN
ではほとんど反応が進行しなかったことから，水素化物が特異的に低温でプロパン脱水素反応を促進できることが分かった．しかしながら，反応時間の延長に伴い，プロピ
レン生成速度が低下した．反応前後のXRD測定から，TiH2からの水素放出によりTi metalへ構造が変化した(Fig. 1c)．
H2共存下でプロパン脱水素反応を検討したところ，H2分圧の増大に伴い反応速度が増大することが分かった

年報2021・研究室編●

Fig. 2. (a) Rates of propylene formation by TiH2 at 450 ˚Cunder various H2 partial pressure. (b) Propylene formation
rate with and without coexisting H2.

Fig. 3. (a) In situ XRD patterns of TiH2 under He and 10%
H2/He. (b) XPS of TiH2_BM(1 h).

33

2．触媒インフォマティックスの創成に向けて固体触媒分野におけるマテリアルズインフォマティク
ス（MI）の萌芽的取り組みとして，触媒素過程として酸素
欠陥生成, Lewis酸塩基相互作用に焦点を絞り，触媒表面・反応分子の構造・電子状態と各素過程の熱力学的な起こりやすさを網羅的に理論計算し，機械学習を併用したデータ解析を行ってきた．
2021年度のトピック：金属/酸化物担体周辺部位は，近接する金属が担体表面の局所的な環境を変化させるため，ユ
ニークな性質を持つことが知られている．特に，電子スカ
ベンジャー効果により，表面アニオンの脱離に必要なエネ
ルギーが減少し，（逆）Mars-van Krevelen機構の活性化に寄与している．本研究では，水素化物，炭化物，窒化物，硫化物において，このような活性化の可能性を検討した．3，
4，5族の陽イオン（Sc，Y，La，Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta）を持つ既知の水素化物，炭化物，窒化物，酸化物，硫化物の仕事関数（WF）を算出した．ほとんどの水素化物，炭化物，窒化物のWFはAgのWFより小さく，後期遷移金属ナノ粒子が表面に吸着したときに電子スカベンジャー効果が起こる可能性を示唆している．酸化物や硫化物のWFは還元されると減少する．表面アニオン空孔形成エネルギーは，炭化物や窒化物ではバルク形成エネルギーとよく相関するが，水素化物では表面水素空孔形成エネルギーの値の幅が小さいため，ほとんど相関がないことがわかった．電子スカベンジャー効果はTiH2やTi2O3に吸着したナノロッ
ドで明確に観測され，ナノロッドに近いアニオンサイトでは表面空孔形成エネルギーが減少し，そのようなサイトでアニオンが除去されるとナノロッドへの電荷移動が起こることが示された．ナノロッド吸着による水素化物，炭化物，窒化物の活性化とWF計算による担体材料のスクリー
ニングにより，新しい担持触媒のカテゴリーを切り開くことが期待される．

Fig. 4. WF of various metal and compounds surfaces.
3．排ガス浄化用触媒の設計指針
自動車排ガスの浄化に有効な固体触媒の開発と触媒設計に向けた基礎研究を行っている．
2021年度のトピック： Cu-CHA, Pd-CHAの脱硝・NOｘ吸着の現象解明と触媒設計に関する論文を発表した．

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
神奈川大学, 石川理史助教, 室蘭工業大学, 神田康晴准教授, 広島大学, 津野地直助教らとの共同研究を行った.

■2021年度の研究業績
原著論文（すべて審査つき）(1) Li, L.; Miyazaki S.; Yasumura, S.; Ting, K. W.; Toyao, T.;
Maeno, Z.; Shimizu, K. Continuous CO2 Capture and Selective
Hydrogenation to CO over Na-Promoted Pt Nanoparticles on
Al2O3. ACS Catal. 2022, 12, 2639-2650

34(2) Xing, F.; Nakaya, Y.; Yasumura, S.; Shimizu, K.; Furukawa
S. Ternary platinum–cobalt–indium nanoalloy on ceria as ahighly efficient catalyst for the oxidative dehydrogenation of
propane using CO2. Nature Catalysis, 2022, 5, 55-65(3) Nagata, T.; Tanaka, T.; Lin, X.; Kondo, R.; Suzuki, T.;
Kanda, Y.; Toyao, T.; Shimizu, K.; Obora, Y. N,NDimethylformamide-protected Fe2O3 Combined with Pt
Nanoparticles: Characterization and Catalysis in Alkene
Hydrosilylation. Chemcatchem 2022, 14, e202101672(4) Yasumura, S.; Wen, Y.; Toyao, T.; Kanda, Y.; Shimizu, K.;
Maeno, Z. Propane Dehydrogenation Catalysis of Titanium
Hydrides: Positive Effect of Hydrogen Co-feeding. Chemistry
Letters 2022, 51, 88-90.
(5) Kubota, H.; Mine, S.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K.
Redox-Driven Reversible Structural Evolution of Isolated
Silver Atoms Anchored to Specific Sites on gamma-Al2O3.
Acs Catalysis 2022, 12, 544-559.
(6) Zhang, J. S.; Ma, R. Y.; Ham, H.; Shimizu, K.; Furukawa, S.
Electroassisted
PropaneDehydrogenation
at
Low
Temperatures: Far beyond the Equilibrium Limitation. Jacs Au
2021, 1, 1688-1693.
(7) Tao, M.; Ishikawa, S.; Zhang, Z.; Murayama, T.; Inomata,Y.; Kamiyama, A.; Nakaima, I.; Jing, Y.; Mine, S.; Shimoda,
K.; Toyao, T.; Shimizu, K.; Ueda, W. Synthesis of Zeolitic Ti,
Zr-Substituted Vanadotungstates and Investigation of Their
Catalytic Activities for Low Temperature NH3‑SCR, ACS
Catal 2021, 11, 14016-14025(8) Liu, C.; Malta, G.; Kubota, H.; Toyao, T.; Maeno, Z.;
Shimizu, K. Mechanism of NH3-Selective Catalytic Reduction(SCR) of NO/NO2 (Fast SCR) over Cu-CHA Zeolites Studied
by In Situ/Operando Infrared Spectroscopy and Density
Functional Theory. Journal of Physical Chemistry C 2021, 125,21975-21987.
(9) Yasumura, S.; Ueda, T.; Ide, H.; Otsubo, K.; Liu, C.; Tsunoji,N.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Local structure and NO
adsorption/desorption property of Pd2+ cations at different
paired Al sites in CHA zeolite. Physical Chemistry Chemical
Physics 2021, 23, 22273-22282.
(10) Yasumura, S.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Lean NOx
Reduction by In-Situ-Formed NH3 under Periodic Lean/Rich
Conditions over Rhodium-Loaded Al-Rich Beta Zeolites. Acs
Catalysis 2021, 11, 12293-12300.
(11) Kubota, H.; Chong Liu, C.; Amada, T,; Kon, K.; Toyao, T.;
Maeno, Z.; Ueda, K.; Satsuma, A.; Tsunoji, N.; Sano, T.;
Shimizu, K. In situ/operando spectroscopic studies on NH3–
SCR reactions catalyzed by a phosphorus-modified Cu-CHA
zeolite. Catalysis Today 2021, 376, 73-80(12) Schneemann, A.; Jing, Y.; Evans, J. D.; Toyao, T.; Hijikata,Y.; Kamiya, Y.; Shimizu, K.; Burtch, N. C.; Noro, S. Alkyl
decorated metal-organic frameworks for selective trapping of
ethane from ethylene above ambient pressures. Dalton
Transactions 2021, 50, 10423-10435.
(13) Nakaya, Y.; Xing, F. L.; Ham, H.; Shimizu, K.; Furukawa,
S. Doubly Decorated Platinum-Gallium Intermetallics as
Stable Catalysts for Propane Dehydrogenation. Angewandte
Chemie-International Edition 2021, 60, 19715-19719.
(14) Kubota, H.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Inomata, Y.; Murayama,T.; Nakazawa, N.; Inagaki, S.; Kubota, Y.; Shimizu, K.
Analogous Mechanistic Features of NH3-SCR over Vanadium
Oxide and Copper Zeolite Catalysts. Acs Catalysis 2021, 11,11180-11192.
(15) Jing, Y.; Wang, G.; Ting, K. W.; Maeno, Z.; Oshima, K.;
Satokawa, S.; Nagaoka, S.; Shimizu, K.; Toyao, T. Roles ofthe basic metals La, Ba, and Sr as additives in Al2O3-supported
Pd-based three-way catalysts. Journal of Catalysis 2021, 400,
387-396.
(16) Hinuma, Y.; Mine, S.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K.
Surface activation by electron scavenger metal nanorod

年報2021・研究室編●

adsorption on TiH2, TiC, TiN, and Ti2O3. Physical Chemistry
Chemical Physics 2021, 23, 16577-16593.
(17) Mine, S.; Takao, M.; Yamaguchi, T.; Toyao, T.; Maeno, Z.;
Siddiki, S.; Takakusagi, S.; Shimizu, K.; Takigawa, I. Analysis
of Updated Literature Data up to 2019 on the Oxidative
Coupling of Methane Using an Extrapolative MachineLearning Method to Identify Novel Catalysts. Chemcatchem
2021, 13, 3636-3655.
(18) Mine, S.; Yamaguchi, T.; Ting, K. W.; Maeno, Z.; Siddiki,S.; Oshima, K.; Satokawa, S.; Shimizu, K.; Toyao, T. Reverse
water-gas shift reaction over Pt/MoOx/TiO2: reverse Mars-van
Krevelen mechanism via redox of supported MoOx. Catalysis
Science & Technology 2021, 11, 4172-4180.
(19) Liu, C.; Malta, G.; Kubota, H.; Kon, K.; Toyao, T.; Maeno,Z.; Shimizu, K. In Situ/Operando IR and Theoretical Studies
on the Mechanism of NH3-SCR of NO/NO2 over H-CHA
Zeolites. Journal of Physical Chemistry C 2021, 125, 1388913899.
(20) Liu, C.; Kubota, H.; Amada, T.; Toyao, T.; Maeno, Z.;
Ogura, M.; Nakazawa, N.; Inagaki, S.; Kubota, Y.; Shimizu,
K. Selective catalytic reduction of NO over Cu-AFX zeolites:
mechanistic insights from in situ/operando spectroscopic and
DFT studies. Catalysis Science & Technology 2021, 11, 44594470.
(21) Ting, K. W.; Kamakura, H.; Poly, S. S.; Takao, M.; Siddiki,S.; Maeno, Z.; Matsushita, K.; Shimizu, K; Toyao, T. Catalytic
Methylation of m-Xylene, Toluene, and Benzene Using CO2
and H2 over TiO2-Supported Re and Zeolite Catalysts:
Machine-Learning-Assisted Catalyst Optimization. Acs
Catalysis 2021, 11, 5829-5838.
(22) Simanullang, W. F.; Ma, J. M.; Shimizu, K.; Furukawa, S.
Silica-decorated Ni-Zn alloy as a highly active and selective
catalyst for acetylene semihydrogenation. Catalysis Science &Technology 2021, 11, 4016-4020.
(23) Ham, H.; Simanullang, W. F.; Kanda, Y.; Wen, Y.;
Hashimoto, A.; Abe, H.; Shimizu, K.; Furukawa, S. SilicaDecoration Boosts Ni Catalysis for (De)hydrogenation: StepAbundant Nanostructures Stabilized by Silica. Chemcatchem
2021, 13, 1306-1310.
(24) Poly, S. S.; Hashiguchi, Y.; Sultana, A.; Nakamura, I.;
Shimizu, K.; Yasumura, S.; Fujitani, T. Flow reactor approachfor the facile and continuous Mechanism of efficient Pd@Pt
core-shell nanoparticles for acceptorless dehydrogenativesynthesis of pyrimidines from alcohols and amidines. Applied
Catalysis a-General 2021, 619, 118158(25) Ohata, Y.; Kubota, H.; Toyao, T.; Shimizu, K.; Ohnishi, T.;
Moteki, T.; Ogura, M. Kinetic and spectroscopic insights into
the behaviour of Cu active site for NH3-SCR over zeolites withseveral topologies. Catalysis Science & Technology 2021, 11,2718-2733.
(26) Zhao, P.; Boekfa, B.; Shimizu, K.; Ogura, M.; Ehara, M.
Selective catalytic reduction of NO with NH3 over Cuexchanged CHA, GME, and AFX zeolites: a density functional
theory study. Catalysis Science & Technology 2021, 11, 17801790.
(27) Ogura, M.; Shimada, Y.; Ohnishi, T.; Nakazawa, N.;
Kubota, Y.; Yokoi, T.; Ehara, M.; Shimizu, K.; Tsunoji, N.
AFX Zeolite for Use as a Support of NH3-SCR Catalyst
Mining through AICE Joint Research Project of IndustriesAcademia-Academia. Catalysts 2021, 11, 163.
(28) Siddiki, S.; Rashed, M. N.; Touchy, A. S.; Jamil, M. A. R.;
Jing, Y.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Hydrolysis ofamides to carboxylic acids catalyzed by Nb2O5. Catalysis
Science & Technology 2021, 11, 1949-1960.
著書(1) 清水研一, 濱本信次, 蒲池高志, 日沼洋陽「データ駆動型材料開発」（分担執筆）5章1節「第一原理計算とイン
フォマティクスを用いた触媒設計に向けて」船津公人監

年報2021・研究室編●修, エヌ・ティー・エス, 東京, pp. 141-150 (2021)
総説/解説(1) 窪田博愛, 鳥屋尾隆, 清水研一, Cu-AFX ゼオライト上でのアンモニア脱硝メカニズム, ゼオライト, 38, 11-16(2021).
(2) Furukawa, S. Development of highly efficient catalysts fordeNOx and alkane dehydrogenation based on multimetallic
alloys. Journal of the Japan Petroleum Institute, 2022, 65, 1117.
(3) Nakaya, Y.; Furukawa, S. Tailoring Single-Atom Platinumfor Selective and Stable Catalysts in Propane
Dehydrogenation. ChemPlusChem, 2022, in press.
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) 清水研一：「触媒反応（熱化学サイクル）を用いたCO2の化学変換」，有機エレクトロニクス材料研究会,第246回
研究会「カーボンニュートラル」，オンライン開催,（2021/10/15） [Invited](2) 清水研一：「オペランド分光による触媒表面反応の動的挙動解析」，第35回日本放射光学会年会・放射光科学合
同シンポジウム，オンライン開催 (2022/1/8) [Invited](3) 清水研一：触媒反応（熱化学サイクル）を用いたCO2の化学変換」，「オペランド分光・計算化学・データ科学を利用した固体触媒研究」, 日本化学会第102春季年会，オンライン開催 (2022/3/24) [Invited](4) Shimizu, K.: "Machine Learning and DFT calculations for
Catalysis Informatics" First international symposium on HighThroughput Catalysts Design, Lille, France, (on-line)(2021/7/14) [Invited](5) Shimizu, K.: "Mechanism of NH3–SCR by Cu-CHA Studied
by Operando IR/UV-vis/XANES and DFT" Materials Oceania
2021, Brisbane, Australia (on-line) (2021/10/11) [Invited](6) Shimizu, K.: "Heterogeneous catalysis for CO2 conversion to
CO, CH4, methanol, and chemicals", 2021 MCL/ITRI TAC
Meeting, Hsinchu, Taiwan (on-line) (2021/10/9) [Invited](7) 古川森也：「合金材料を基盤とした高効率NOx還元およびアルカン脱水素触媒の開発」，石油学会第63回年会，
オンライン開催 (2021/05/25) [Invited](8) Furukawa, S.: "Design of multi-functional catalyst based onalloy materials" The 8th International Symposium of Institutefor Catalysis (on-line) (2021/08/05) [Invited](9) 古川森也：「多元合金反応場設計に基づく 高効率脱水
素触媒系の構築」，第128回触媒討論会，オンライン開催，(2021/09/16) [Invited](10) Furukawa, S.: "Design of trimetallic alloy catalysts forhighly efficient alkane dehydrogenation" the 17th JapanTaiwan Joint Symposium on Catalysis (on-line) (2021/12/03)[Invited](11) 鳥屋尾隆：「In situ/operando分光を用いた固体触媒研
究」，低次元系光機能材料研究会 第10回サマーセミナー
2021，オンライン開催，(2021/09/13) [Invited](12) Toyao, T.: "Application of data science to heterogeneous
catalysis research" 2021 Nankai International Symposium on
Catalysis (on-line) (2021/10/23) [Invited](13) Toyao, T.; Shimizu, K: "Towards Development of Novel
Heterogeneous Catalysts Using Extrapolative Machine
Learning Methods" AIChE Annual Meeting 2021, (on-line)(2021/11/18) (Invited)(14) Toyao, T.: “Enabling catalyst discovery throughextrapolative machine-learning approach” 第 9 回 次世代
天然ガス利用を考える若手勉強会, (on-line) (2021/11/20)[Invited](15) 鳥屋尾隆：「キャタリストインフォマティクスの最前
線 」 , 日 本 化 学 会 第 102 春 季年 会 ， オ ン ラ イ ン 開 催 ,(2022/3/24）[Invited]35

(16) 前野禅：「規則性ナノ空間に着目した触媒研究」, 触媒学会若手会「第 32 回フレッシュマンゼミナール」，オ
ンライン開催, (2021/5/29) [Invited](17) 前野禅：「ゼオライト内13族金属ヒドリド種を基盤とする高機能エタン脱水素触媒の開発」, 2021年度JPIJS講
演 会 ， ハ イ ブ リ ッ ド 開 催 ( 函 館 及 び オ ン ラ イ ン ),(2021/11/13) [Invited](18) 前野禅：「ゼオライト内でin situ生成する金属錯体種の触媒機能開拓」, フロンティア材料研究所学術講演会，
オンライン開催, (2021/12/6) [Invited](19) Maeno, Z.: “Experimental and Theoretical Studies on
Isolated Indium Hydrides in CHA Zeolites and Their Catalysis
for Ethane Dehydrogenation”, Pacifichem 2021, (on-line),(2021/12/19) [Invited](20) 前野禅：「ゼオライト内にin situ生成する新規金属錯体
種の局所構造解析と触媒機能開拓」, 日本化学会第102春
季年会，オンライン開催, (2022/3/26). [Invited](21) Shimizu, K.: “Heterogeneous catalysis for selective
transformations of carbon dioxide and methanol”, Pacifichem
2021, (on-line), (2021/12/20） [Invited]36

受賞(1) 前野禅：「ゼオライト細孔内に生成したInおよびPd活性種の機能開拓」,(2022/3/24).《2021年度触媒学会奨励賞》(2) 前野禅：「ゼオライト内にin situ生成する新規金属錯体
種の局所構造解析と触媒機能開拓」, 日本化学会第102春
季年会 (2022/3/26)《若い世代の特別講演》(3) 安村駿作：「Preparation of high-loading Pd-CHA via atomic
dispersion of bulk Pd and their NO adsorption/desorption
property 」 , 18th Japan-Korea Symposium on Catalysis(2021/11/23).《口頭発表賞》(4) 安村駿作：「Local structure of In-hydride species in zeolite
and its reactivity for C2H6 dehydrogenation」, 第51回石油・石油化学討論会 (2021/11/11)《優秀発表賞》(5) 安村駿作：「CHA ゼオライト内に生成するInヒドリド
種を活性点としたエタン脱水素反応と構造活性相関」,
触媒学会若手会「第41回夏の研修会」(2021/8/5)《口頭発表賞》(6) 古川森也：「合金反応場設計に基づく高効率触媒系の開発に関する研究」, 文部科学省(2021/4/13).《令和３年度文部科学大臣表彰若手科学者賞》

年報2021・研究室編●

光触媒科学研究部門/ Photocatalysis
Research Division■2021年度の構成員〈教授〉大谷文章・〈准教授〉Ewa KOWALSKA・〈助教〉高
島舞・〈秘書（技術補助員）〉高橋真梨奈・〈技術補佐員〉
村山恭子・〈博士研究員〉Kunlei WANG・〈訪問研究員〉
Guangyi CHEN ［ ～ 2021/05/21 ］ /Yang SHEN ［ ～2021/04/23］
・〈環境科学院/大学院博士課程〉Mahbub Alam
AKANDA/義煎健太/Fitri Rizki AMALIA〈環境科学院/大学
院修士課程〉Lei WANG/Li WANG

■2021年度のうごき
教員，秘書，博士研究員および学術研究員は2020年度からひきつづいて勤務した．電子トラップ研究コンソーシア
ムの研究員（技術補助員）として村山恭子が昨年度よりひきつづき勤務した．これまでに多数あった訪問大学院生あるいは研究員は，コロナ禍のためゼロであった．昨年度に博士課程（環境科学院環境物質科学専攻）を単位取得退学
したGuangyi CHENが，2021年6月に学位を取得して帰国した．在籍していた中国人留学生2名が2022年3月に修士課程（環境科学院環境物質科学専攻）を修了した．2022年3月31日に，大谷文章教授が定年退職（最終講義は2022年3月18日にオンラインで開催・参加登録者294名・https://touchenp.org/lecture），高島舞助教（2022年4月から名古屋大学），
秘書の高橋真梨奈および技術補佐員の村山恭子が退職した．一部の什器などをのぞいて，すべての装置，器具および薬品類を処分した．環境科学院博士課程で大谷教授を指導教員とするMahbub Alam AKANDAとFitri Rizki AMALIA
は，それぞれ神谷研究室とビジュ研究室に2022年4月から

年報2021・研究室編●

配属替，KOWALSKA准教授，WANG研究員および博士課
程大学院生の義煎健太は2022年4月よりプラズモン光触媒研究クラスターで活動の予定である．《写真上：2021年11月30日の大谷教授誕生日/下2022年3月31日の大谷研究室
最終日》

■研究課題
触媒に関する学術的な基礎研究や実用化・工業化のための応用研究の歴史は長いが，新しい触媒，反応系，あるいはシステムを開発する余地は十分に残されており，触媒化学の重要なテーマとして位置づけられている．当分野では，これまでにない新奇な構造をもつ触媒，新しい概念にもとづく反応や反応システムなどの開発をめざし，環境に対する負荷が少なく，エネルギーと資源を無駄なく利用するための触媒反応システムの確立を主要な目的として研究をすすめている．
しかし，研究をすすめるにつれて，触媒や光触媒として利用される無機固体材料を同定することなく議論してきたことや，光触媒反応の速度論では光吸収という初期物理
過程が無視されてきたことに気づかされた．つまり，これまでの議論に価値があったのかを再考せざるをえない状
況になっているのも事実である．
1. 光触媒の構造・特性－活性相関の解明と高活性光触媒の開発
光触媒反応は酸化チタンなどの半導体とよばれる固体に光を照射したときに起こる化学反応のうち，反応前後で固体，すなわち光触媒が変化しないものをさす．光触媒反応がすすむ速さは，光の強度や波長とともに，光触媒の構造・特性に大きく依存する．当研究室では，どのような構造・特性が光触媒に影響をあたえるのか，どのような構造・特性のものが高活性なのか，さらにそれを実現するために，どのように調製あるいは処理すればよいのかをあきら
かにし，実際に高活性な光触媒を開発している．その基本となるのは従来の光触媒反応についての基本概念の「みなおし」である．
光触媒反応に関する研究はこれまで40年以上にわたって，半導体の電子エネルギー構造であるバンド構造モデル
をもとに議論されてきた．基本となるのは，バンドギャッ
プ（禁制帯幅）をこえるエネルギーの光を吸収することによって，電子が充満した価電子帯から空の伝導帯への電子励起がおこり，このとき生じる価電子帯の正孔と伝導帯の励起電子が半導体表面に吸着された基質をそれぞれ酸化，還元するか，両者が再結合して失活するという機構である．このモデルでは，伝導帯下端と価電子帯上端のエネル
ギーがそれぞれ還元，酸化される基質の標準電極電位より上（カソード側），下（アノード側）であれば反応が進行しうることを矛盾なく説明できるが，本来はこの熱力学的な説明だけが可能であることが認識されなくなり，現在では，光触媒反応機構がすべてこれによって説明される（あるいは説明を試みられる）ことがほとんどである．問題は，このバンド構造モデルがバルクの構造のみできまることで，おなじ結晶型であれば条件がおなじになってしまい，
実際の活性のちがいを説明できない．また，あくまで熱力学的な考察のみが可能であり，もっとも重要な反応速度す
なわち光触媒活性に関する情報を一切ふくんでいない．熱力学的には，励起電子－正孔の再結合はつねに可能であり，実際の反応効率（量子効率）を決定する再結合と表面
基質との反応との速度定数比に関する議論ができない．さらにいえば，バルクの結晶構造だけをパラメータとしてふくむということは，光触媒材料を「同定」しないことであ37

り，構造－活性相関を吟味することは絶望的といってもよい（同定せずに議論して混乱が生じたことから有機合成化学の分野において同定が必須になったことをかんがえれ
ばわかりやすい）．本部門では，新規な測定法として逆二重励起光音響分光法を開発し，これによってほぼすべての金属酸化物と窒化炭素などの無機半導体材料中の電子トラップ密度 のエネ ルギー 分 布（ERDT＝energy-resolved
distribution of electron traps）を計測できることをしめしてきた（2. 逆二重励起光音響分光法の開発と固体無機材料の構造評価への応用）．このERDTパターンは，有機化合物の同定におけるNMRパターンと同様に「指紋」として無機固体材料を同定することができる．逆にいえば，これまでの固体材料の構造－活性（特性）相関の議論は，同定もせずに行われてきた，あるいは，同定できる構造特性をパラメータとしてつかわずに議論されてきたことになる．現在
は，ERDTパターンを利用する新規な光触媒設計法について検討をすすめている．
また，バンド構造モデルでの説明は，ほぼすべて「伝導帯の励起電子と価電子帯の正孔」から出発し，それが生じるための光吸収という物理過程について考察されることは皆無ともいえる．光触媒活性，すなわち光触媒反応の速度論解析において，光束（光子の入射速度）に対応する光強度および吸収効率を含めて定式化が必要であるが，実際にはおなじ光源をつかい，吸収端より短波長側であれば，どのような光触媒，反応系でも一定であると仮定するか，あるいは無視されてきた．本部門では，光触媒反応の作用スペクトル解析および光強度依存性解析法を開発し，さまざまな反応系に応用してきた（3. 作用スペクトルと光強度依存性解析による光触媒反応の機構解明）が，そのなかで多くの光触媒反応系について，反応速度が強度に比例す
る一次の依存性ではなく，1未満，2あるいはそれをこえる
高次の光強度依存性をしめすことをあきらかにしてきた．
これは，励起電子と正孔による化学反応過程より前段の光吸収という物理過程の重要性をしめしており，従来つかわれてきた速度式をおおきく修正する必要性を示唆している．
2021年度のトピック： これらの研究を通じて蓄積してきた物理化学や光化学に関する知見をまとめた単行本や解説などを出版するとともに，国内外の会議やセミナーなどにおいて講演した《論文1～8/著書1～3/解説2,3/講演1～
41,43～15,51》．さらに，これまでになかった光触媒反応系
として，酸化チタン逆オパール構造の空孔にひとつずつ金
ナノ粒子が配置された試料を調製し，逆オパール構造によるストップバンド波長の単色光を照射したときのみ高い
光触媒活性があらわれることを確認した．これは，従来行われてきた量子効率の向上ではなく，光吸収効率を向上させる戦略によっても高活性化が可能であることを示唆している《論文1/講演7》．
2. 逆二重励起光音響分光法の開発と固体無機材料の構造評価への応用
光の散乱がない気体や液体の光吸収は簡単に測定できるが，光触媒のように固体の物質では，反射や散乱がある
ために光吸収を正確にもとめることは容易ではない．また，光触媒反応のように，光を照射して反応が進行中に光触媒がどのような光吸収スペクトルをもつのかを測定することは，これまではできなかった．光音響分光法（PAS）
は，密閉したセル内に入れた物質に周期的な強度変化，すなわち変調させた光を照射すると，光を吸収した物質の励起状態が基底状態にもどるときに生じる熱が入射光と同じ周期で変動するために，熱が音に変化することを利用し38て，物質の光吸収を測定する手法で，反射や散乱の影響な
く，光吸収特性を評価することができる．当研究室では，定常光が光音響分光測定に影響をあたえないことを利用して，測定用の変調光と光化学反応用の定常光を同時に照射する二重励起光音響分光法(DB-PAS)を開発し，動作状態における光触媒の光吸収スペクトルの測定に成功した．
DB-PASにおいては，変調光を波長走査し，連続光は単色光あるいは多色光で波長走査はおこなわない．この波長
走査/非走査を逆にし，連続光を波長走査，変調光を一定波長とする測定手法が逆二重励起光音響分光法（RDB-PAS＝reversed double-beam photoacoustic spectroscopy）である．
酸化チタンや酸化タングステンなど半導体に分類される
金属酸化物は，真空中あるいは水素雰囲気下で加熱した
り，電子供与体存在下で光を照射したりすることにより，それぞれ灰色，青色に変化する．これは，電子の蓄積すな
わち金属イオンの還元が起こるためであるが，試料によってある一定量までしか蓄積が起こらないことから，電子を収容できる空の準位である「電子トラップ」が存在すると考えてよい．これまで，酸化チタン粉末中の電子トラップのエネルギーが伝導帯下端から0.2～0.3 eVの範囲にある
ことが光化学法により明らかにされているが，その測定は容易ではなかった．RDB-PASをもちいると，波長走査する
連続光により価電子帯の電子を電子トラップに直接光励起させ，電子トラップへの電子の蓄積によって生じる可視光から近赤外光領域の吸収を波長固定変調光により光音響検出することが可能である．連続光を長波長側すなわち
低エネルギー側から走査すると，深い（低エネルギー）の
電子トラップから順に埋めることになり，累積総量に相当する光音響信号のスペクトルがえられる．これを長波長側から微分すると，電子トラップのエネルギー分布となるというのがRDB-PASによる電子トラップ密度のエネルギー
分布解析の原理である．光化学法によりもとめた電子ト
ラップの総密度をつかってデータを較正することによって，電子トラップ密度のエ ネルギー分布であるERDT（energy-resolved distribution of elelctron traps）を，価電子帯上端（VBT＝valence-band top）を基準とするエネルギーの関数としてもとめることができる．おなじ装置をつかってえられる通常の光音響スペクトルの吸収端波長からバンドギャップをもとめ，ERDTとおなじくVBT基準の伝導帯下端（CBB＝conduction-band bottom）を表示することによって，ERDT/CBBパターンとなる．
市販酸化チタンの測定結果の例を図1にしめす．結晶型

Fig. 1 Representative ERDT/CBB patterns of commercial titania
samples with bulk structure of anatase, rutile and brookite as wellas amorphous.

年報2021・研究室編●

によってパターンに特徴があるようにみえるが，おなじカテゴリー（たとえば大部分がアナタースで少量のルチルをふくむ「A＋R」やアナタースのみの「A」）でそれぞれ数種の粉末のパターンを比較すると，ERDTパターンの類似性はひくい．アナタースやルチルがそれぞれ単独の場合には，CBBだけはほぼ一致した．これは，バンドギャップに相当するCBBがバルクの特性だけできまることに対応す
る．これに対して，おなじ結晶構造でも変化するERDTは表面構造を反映している可能性がある．実際に，各種酸化チタンの電子トラップの総密度を比表面積に対してプ
ロットすると「ある程度の直線性をもつ正の相関関係」がみとめられたことから，大部分の電子トラップは粒子表面にあると思われる．したがって，（a）ERDTパターンが表面構造を，（b）電子トラップの総密度が表面（あるいはバルク）のサイズを，および，（c）CBBがバルクの構造を反映すると考えることができ，ERDT/CBBパターンには，表面，バルクおよびそのサイズという固体の構造を決定する
すべての要素が反映されていることになる．そこで，
ERDT/CBBパターンを固体物質同定のための指紋として利用することを考えた．
1つの市販酸化チタンの容器のほぼおなじ場所から粉末試料を3回採取して測定したパターンについて，（a）パターンの形状（絶対値は問わない），（b）総密度，および（c）
CBB位置（エネルギー）の一致度（それぞれζ(a)， ζ(b) および ζ(c)）を数値化し（0～1），それぞれの標準偏差にもとづいて重みをつけた積として一致度（ζ）をもとめたと
ころ，3試料のパターンの3つの組合せについて，ほぼ0.9以
上の値がえられた．つまり，0.9以上の一致度をしめす2試料は「ほぼおなじ」といってよい．おなじ試料容器のべつの位置から採取して測定した場合には，やや異なるERDT
パターンとなり，上述のほぼおなじ場所から採取した3試料それぞれとのパターンとの一致度は0.7～0.8に低下した．これらの結果は，試料容器内に不均一性があることと，ならびに，その不均一性が判明するほどERDT/CBBパターンが構造に敏感であることをしめす．
49種類の市販酸化チタンについてその一致度をもとめたところ，ほとんどの組合せで一致度は0.5以下であったが，2,000をこえる組合せのうちで29の組合せだけが0.6以上の一致度をしめした．表1はその結果の一部（触媒学会参照酸化チタンをふくむもの）である.このうち，エント
リー2，3および7のTIO-4，TIO-8およびTIO-11の参照酸化チタンは，それぞれP25（日本アエロジル），ST-01（石原産業）およびFP-6（昭和電工セラミックス）である（とさ年報2021・研究室編●

れている）から，一致度がたかいのは当然であるが，エントリー2の組合せでも一致度は0.8以下であり，製造ロット
や保管状況で「やや異なる」ものになっている．また，エントリー1と4の「Wako」（富士フイルム和光純薬）は，もともと「おなじ」はずのP25とTIO-4の両方に酷似しているから， P25を再包装して販売しているのかもしれない．しかし，重要なことは，容器のラベルや名称，コード番号あ
るいは製造プロセスがおなじでも「まったくおなじ」ではないことと，逆に，これらがちがっていてもERDT/CBBパ
ターンが「おなじ/よく似ている」ものは「おなじもの」といえることである．たとえば，表1の右はしの「3種の光触媒活性の一致度（0～1）の平均値（ζPC(ave)）」は，パターンの一致度がたかいほど高くなっており，エントリー1の組合せでは0.9をこえた．つまり，ラベルや販売元，製造プ
ロセスあるいはほかの分析データなどの情報がなくても，
ERDT/CBBパターンだけをみて，それがおなじならおなじものと考えてよいということである．これは，ERDT/CBB
パターンを指紋として，酸化チタンという固体材料を「同定」できることを意味している．
前節でのべたように，これまで固体材料は同定されることなく構造－特性相関が吟味され，また最近の人工知能によるデータ解析でも材料を同定できない記述子（descriptor）が使用されている．RDB-PAS測定によりえられるERDT/CBBパターンは，これらの問題を解決する鍵となると期待される．
RDB-PAS測定装置は，2021年度までに5台製作し，研究室内での使用にくわえて，国内外の大学・研究所および民間企業などの研究者の利用に供して，測定法の普及につとめている．このうち，民間企業からの測定依頼については，
2017年に設置した電子トラップ研究コンソーシアムで受入れている．
2021年度のトピック： RDB-PASによる電子トラップ密度解析法はすでに特許登録されており，これを利用する金属酸化物の同定法についても，昨年度に特許登録された．
このERDTによる金属酸化物の同定の概念と光触媒の基
本原理と応用について，共同研究もふくめて発表した《論文2～5,11～16/著書1/総説1～3/講演2,4～7,10～13,15,17～
19,21,23,26～27,29～31,33～39,41～44,46～50》．
3. 作用スペクトルと光強度依存性解析による光触媒反応の機構解明
光触媒反応は，光触媒となる固体材料が光を吸収して生じる励起電子と正孔が起こす化学反応である．したがって，光触媒反応の効率は，どのような波長の光をどれだけ吸収するのかという光吸収特性と，光吸収によって生じた励起電子と正孔が再結合によって失活させることなく化学反応に使用される効率，すなわち量子効率の2つに大きく依存する．一定の波長の光，すなわち単色光を照射し，入射した光子数あたりの反応速度，すなわち，みかけの量子効率をもとめ，これを波長に対してプロットしたものが作用スペクトルである．作用スペクトルを光触媒の光吸収スペクトルと比較すると，どのような波長の光を吸収して，どのような効率で光触媒反応が進行するのかを的確に評価することが可能となる．当研究室では，同時に複数の単色光を照射できる多波長照射分光器を導入して，正確な作用スペクトルを短時間で測定し，さまざまな光触媒反応の機構をあきらかにするとともに，結果をもとに高活性光触媒の設計を行っている．たとえば，金粒
子担持酸化チタンの拡散反射スペクトルと作用スペクトルの比較により可視光照射下での光触媒反応が表面プラ
ズモン励起にもとづくことがあきらかになった．

39

め，応答波長の長波長化が必要である．金などの貴金属ナ
ノ粒子を酸化チタンに担持させてもちいると，金属ナノ粒
子のSPR吸収による可視光誘起光触媒反応が進行するが，その機構は未だ完全には解明されていない．本研究では，従来の半導体のバンドギャップ励起とは異なるSPR励起
光触媒反応の機構を解明することをめざして検討している．また，それにもとづき，貴金属ナノ粒子の調製や粉体表面への担持についての技術を活用して，担持金属ナノ粒
子のSPR吸収励起による新規可視光応答型光触媒反応の高効率化をはかることを目的とした．
Fig. 2
Representative light-intensity dependence ofphotocatalytic oxygen liberation from a deaerated suspensionof a titania photocatalyst in the presence of an electron acceptor
such as iron(III) or iodate ions. In the relatively low and highregions, second and first-order dependences were observed,
respectively, with threshold intensity (Ithr), which is reproducedby the mechanism including a step of two-electron oxidation ofwater.

また，高光強度（最高約3 W cm-2）の連続光源として紫外あるいは可視LEDを導入して，広範囲の光強度（光束）条件における光触媒反応速度の光強度依存性を解析する手法を確立した．たとえば，ヨウ素酸イオンや鉄(III)イオンなどの電子受容体存在下における酸化チタン光触媒反応による酸素生成反応の強度依存性を解析することにより，とくに小粒径の酸化チタン粒子の場合には，水から過酸化水素への2電子酸化反応過程をへて酸素生成がおこる
こと（図2）などをあきらかにしてきた．
2021年度のトピック： (1) 光強度依存性解析にもとづく機構解析によって，酸素発生や酸素の還元のような多電子移動反応をふくむ光触媒反応では，1つの粒子あたり何個の励起電子/正孔が蓄積されるかという従来にない概念
や，1つの正孔（励起電子）をもつ粒子がつぎの光子を吸収する確率が粒子のサイズ（体積）に依存するという「有効体積（effective volume）（有効粒子径）」の概念が必要であることを発表した《著書3/講演14,20,32》．(2) 作用スペ
クトル解析の結果にもとづいて，光触媒活性試験法としての有機色素の分解反応が，粒子表面に吸着された色素そのものの光吸収による「色素増感反応」機構による可能性がたかいこと，すなわち真の光触媒活性試験法として不適切であることをこれまでに指摘してきた．しかし，分析機器の不足などの理由から，比較的容易に実施できる分光光度計（比色計）による有機色素分解反応にもとづく報告はな
くならず，むしろ逆に増加している感がある．そこで，分光光度計のみで実施でき，かつ真の光触媒活性を知るための反応系の提案をおこなうことをめざした．具体的には，
ホルムアルデヒドを基質あるいはメタノールからの反応生成物としてもちいる方法である．ホルムアルデヒドは，有機色素とはちがって可視光域に光吸収がなく，かつ誘導体化することによって容易に比色定量することが可能である．本年度は，この新規手法について有効性が確認された．
4. 貴金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴吸収を利用する
化学反応系の開発
金などの貴金属ナノ粒子は可視光領域に表面プラズモン共鳴（SPR）吸収にもとづく吸収ピークをあたえ，たとえば金粒子のコロイド溶液がワインレッドを呈することが知られている．いっぽう，光触媒として多用される酸化チタンは，波長が約400 nm以下の紫外光しか吸収しないた40

2021年度のトピック： 研究課題1でのべたように，逆オ
パール構造酸化チタンの内部空孔に配置した金ナノ粒子
による光触媒反応系の開発に成功した《論文1/講演7,32》．

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
九州大学（福岡）笹木圭子教授・C.Chuaicham博士「各種光触媒の電子トラップ密度分布解析」《論文2,3,5,12,13,16》/グダンスク大学（ポーランド）Adriana ZALESKA教授「酸化チタンの光触媒反応に関する研究」《論文11》 /東京都立大学（八王子）高木慎介教授「酸化チタン光触媒の電子ト
ラップ密度分布解析」《講演42》 /マヒドン大学（タイ）Siwaporn Meejoo SMITH教授「金属ドープ酸化チタン光触媒の調製と光触媒活性」《論文15》/物質・材料研究機構（つくば）井出裕介博士「ERDTパターン解析による新規還元型酸化チタンの評価」/大阪市立大学（大阪）坪井泰之教
授・名古屋大学（名古屋）鳥本司教授「光触媒粒子の光トラッピング」《論文10》/近畿大学（東大阪）多田弘明教授「形状を制御したルチル酸化チタンの光触媒反応」《論文14》■2021年度の研究業績（《》内は研究課題番号）
原著論文（すべて審査つき）(1) Raja-Mogan, T.; Lehoux, A.; Takashima, M.; Kowalska, E.;
Ohtani, B. Slow Photon-induced Enhancement of
Photocatalytic Activity of Gold Nanoparticle-incorporated
Titania Inverse Opal. Chem. Lett. 2021, 50, 711-713.《1/4》(2) Karthikeyan, S.; Chuaicham, C.; Vellaisamy, B.; Li, W.;
Ohtani, B.; Sasaki, K. Cubic Cu2O nanoparticles decorated on
TiO2 nanofiber heterostructure as an excellent synergistic
photocatalyst for H2 production and sulfamethoxazole
degradation. Appl. Catal. B: Environ. 2021, 294, 120221. 《2》(3) Chuaicham, C.; Xiong, Y.; Sekar, K.; Chen, W.; Zhang, L.;
Ohtani, B.; Dabo, I.; Sasaki, K. A promising Zn-Ti layered
double hydroxide/Fe-bearing montmorillonite composite as anefficient Z-scheme photocatalyst for Cr(VI) reduction: Insight
into the role of Fe impurity in montmorillonite. Appl. Surf.
Sci. 2021, 546, 148835. 《2》(4) Doustkhah, E.; Assadi, M. H.; Komaguchi, K.; Tsunoji, N.;
Esmat, M.; Fukata, N.; Tomita, O.; Abe, R.; Ohtani, B.; Ide, Y.
In Situ Blue Titania via Band Shape Engineering for
Exceptional Solar H2 Production in Rutile TiO2. Appl. Catal.
B. Environ. 2021, 297, 120380. 《2》(5) Chuaicham, C.; Sekar, K.; Xiong, Y.; Balakumar, V.;
Mittraphab, Y.; Shimizu, K.; Ohtani, B.; Dabo, I.; Sasaki, K.
Single-step synthesis of oxygen-doped hollow porousgraphitic carbon nitride using polyoxyethylene stearyl ether
for the photocatalytic degradation of ciprofloxacin. Chem.
Eng. J. 2021, 425, 130502. 《2》(6) Yang, S.; Ohtani, B. Substitutionally rhodium(IV)-doped
titania showing photocatalytic activity toward organics
oxidation
undervisible-lightirradiation. Catal.
Today 2021, 380, 25-31. 《3》年報2021・研究室編●

(7) Velo-Gala, I.; Torres-Pinto, A.; Silva, C. G.; Ohtani, B.; Silva,
A. M.; Faria, J. L. Graphitic carbon nitride photocatalysis: thehydroperoxyl
radicalrole
revealedbykinetic
modelling. Catal. Sci. Tech. 2021, 11, 7712-7726. 《2》(8) Janczarek, M.; Wei, Z.; Raja-Mogan, T.; Wang, L.; Wang, K.;
Nitta, A.; Ohtani, B.; Kowalska, E. Does symmetry control
photocatalytic
activityoftitania-based
photocatalysts?. Symmetry 2021, 13, 1682.《2》(9) Wang, K.; Yoshiiri, K.; Rosa, L.; Wei, Z.; Juodkazis, S.;
Ohtani, B.; Kowalska, E. TiO2/Au/TiO2 plasmonic
photocatalyst with enhanced photocatalytic activity andstability under visible-light irradiation. Catal. Today in press.
《4》(10) Tsuboi, Y.; Naka, S.; Yamanishi, D.; Nagai, T.; Yuyama, K.i.; Shoji, T.; Ohtani, B.; Iida, T.; Tamura, M.; Kameyama, T.;
Torimoto, T. Optical Trapping of Nanocrystals at Oil/Water
interfaces in Anticipation of their use in Photocatalytic
Chemical Reactions. ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4, 1174311752. 《1》(11) Luczak, J.; Pancielejko, A.; Chen, G.; Takashima, M.;
Zaleska-Medynska, A.; Ohtani, B. How do ionic liquids affectthe surface structure of titania photocatalyst? An Electron Trap
Distribution-analysis Study. J. Phys. Chem. C 2021, 125,28143-28149. 《2》(12) Zhang, L.; Chuaicham, C.; Balakumar, V.; Ohtani, B.;
Sasaki, K. Fabrication of adsorbed Fe(III) and structurally
doped Fe(III) in montmorillonite/TiO2 composite forphotocatalytic degradation of phenol. Minerals 2021, 11,1381. 《2》(13) Chuaicham, C.; Inoue, T.; Balakumar, V.; Tian, Q.; Ohtani,B.; Sasaki, K. Visible light-driven ZnCr double layer oxide
photocatalyst composites with fly ashes for the degradation of
ciprofloxacin. J. Environ. Chem. Eng. 2022, 10, 106970. 《2》(14) Kojima, R.; Ohtani, B.; Tada, H. Photocatalytic Activity ofRadial Rutile Titanium(IV) Oxide Microspheres for Aerobic
OxidationofOrganics. ChemPhysChem 2022, 23,e202100793. 《2》(15) Sakuna, P.; Ketwong, P.; Ohtani, B.; Trakulmututa, J.;
Kobkeatthawin, T.; Smith, S. M. Surface and Bulk Structuresof Metal Doped and Co-doped Graphitic Carbon Nitride
Particles Influences on Acetic Acid Photooxidation. Front.
Chem. 2022, 10, 825786.《2》(16) Chuaicham, C.; Sekar, K.; Balakumar, V.; Mittraphab, Y.;
Shimizu, K.; Ohtani, B.; Sasaki, K. Fabrication of graphitic
carbon nitride/ZnTi-mixed metal oxide heterostructure:
Robust photocatalytic decomposition of ciprofloxacin. J. Alloy
Comp. 2022, 906, 164294.《2》著書(1) Ohtani, B. Design of Reliable Studies on Photocatalysis:
Logic, Concepts and Methods. Heterogeneous Photocatalysis:
From Fundamentals to Applications in Energy Conversion and
Depollution 2021, 29-49.《1/2》(2) Takashima, M.; Ohtani, B. Titanium(IV) Oxide. Material
Sciences in Photocatalysis 2021, 159-170.《1》(3) Ohtani, B. Scientific Evaluation Methods in Photocatalysis
Studies. Handbook of Self-Cleaning Surfaces and Materials:
From Fundamentals to Applications published.《1/3》
総説/解説/報告(1) Mohtar, S. S.; Aziz, F.; Ismail, A. F.; Sambudi, N. S.;
Abdullah, H.; Nazrul, A.; Ohtani, B. Impact of doping andadditive applications on photocatalyst textural properties inremoving organic pollutants: A review. Catalysts 2021, 11,1160.《2》(2) Ohtani, B.; Takashima, M. Happy Photocatalysts andUnhappy Photocatalysts: Electron Trap-distribution Analysis

年報2021・研究室編●

for Metal Oxide-sample Identification. Catal. Sci.
Technol. 2021, 12, 354-359.《1/2》(3) 大谷文章 逆二重励起光音響分光法による光機能材料の同定と解析. 分光研究 印刷中.《1/2》
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) 大谷文章：「光触媒基礎の基礎2021」，光機能材料研究会 第 82 回 講 演 会 ， Zoom に よ る オ ン ラ イ ン 講 演（2021/04/23）［依頼講演］《1》(2) Ohtani, B.; Chen, G.; Takashima, M.: "Messy-material
Analysis through Electron-trap Distribution Patterns ofSurface-amorphized Titania Particles" 7th Edition ofInternational Conference on Catalysis, Chemical Engineeringand Technology (CCT 2021) (2021/05/17-18 [2021/05/18])[Keynote Talk]《1/2》(3) Ohtani, B.: "Fundamental Studies on Photocatalysis" 3 in 1
Program in the Field of Catalyst and Catalysis Technology(2021/05/19) [Lecture]《1》(4) Ohtani, B.: "Identification and Detailed Characterization ofSolid Materials" 3 in 1 Program in the Field of Catalyst andCatalysis Technology (2021/05/19) [Lecture]《1/2》(5) Ohtani, B.: "Design, Preparation and Characterization ofSolid Photocatalyst Materials Based on Energy-resolved
Distribution of Electron Traps" The 5th International
Conference on New Photocatalytic Materials for Energy,
Environment and Sustainability (NPM-5), Szeged, Hungary(2021/05/24-27 [2021/05/26]) [Invited Talk]《1/2》(6) Ohtani, B.; Li, Y.; Koike, S.; Takashima, M.: "A Pure Titania
Photocatalyst:
Preparation,
Characterization
andPhotocatalytic Activity of Octahedral-Shaped Anatase
Particles" 239th ECS Meeting with 18th International Meetingon Chemical Sensors (IMCS 2021) (2021/05/30-06/03[2021/06/02]) [Invited Talk]《1/2》(7) Ohtani, B.; Raja-Mogan, T.; Lehoux, A.; Takashima, M.;
Kowalska, E.: "Titania Inverse-opal Photonic Crystals
Incorporating Gold Nanoparticles in Void Spaces for
Photoabsorption Enhancement" 239th ECS Meeting with 18th
International Meeting on Chemical Sensors (IMCS 2021)(2021/05/30-06/03 [2021/06/03]) [Invited Talk]《1/2/4》(8) 大谷文章：「これから必要な考える力～科学的思考力とは、研究とは～」，滝川高校理数科集中講義（オンライン特別講義），オンライン（2021/05/31）［集中講義］《1》(9) Ohtani, B.: "Design and Development of Photofunctional
Materials" 3 in 1 Program in the Field of Catalyst and Catalysis
Technology (2021/06/02) [Lecture]《1》(10) 大谷文章・陳光奕・高島舞：「電子トラップ密度分布にもとづく酸化チタン中のアモルファス構造の解析」，
光機能材料研究会第83回講演会「光触媒研究と開発技術の最新動向と将来展望」，オンラインZoomミーティング（2021/07/13）［依頼講演］《1/2》(11) Ohtani, B.; Chen, G.; Takashima, M.: "Messy but Realmaterial Analysis through Electron-trap Distribution Patternsof Surface-amorphized Titania Particles" Global Virtual
Summit on Catalysis and Chemical Engineering (Chemical
Catalyst 2021) (2021/07/15-16 [2021/07/15]) [Keynote Talk]《1/2》(12) 大谷文章・沈陽・陳光奕・高島舞：「粒子間電荷移動
励起過程を利用する異種結晶粒子間接触とアモルファ
ス構造の評価」，第40回光がかかわる触媒化学シンポジ
ウム，オンライン（2021/07/16）［特別講演］《1/2》(13) Ohtani, B.; Koike, S.; Li, Y.; Takashima, M.: "A pure titania
photocatalyst: True size effect on photocatalytic activity ofoctahedral anatase particles" The 4th International Symposium
on Energy and Environmental Photocatalytic Materials(EEPM4), Xi’an, China (2021/07/25-29 [2021/07/27])[Plenary Lecture]《1/2》41

(14) Takashima, M.; Yamada, C.; Ohtani, B.: "Studies on
multielectron oxygen reduction mechanism of platinumloaded tungsten(VI)-oxide photocatalysts based on lightintensity-dependence analysis" International Solar Fuels
Conference 2021 (ISF2021) (2021/07/26-29 [2021/07/30])《1/3》(15) Ohtani, B.; Takashima, M.: "Identification of Inorganic
Solids for True Design and Precise Characterization of
Functional Materials" 4th Edition of Applied Science andEngineering Webinar (2021/08/20-21 [2021/08/20]) [Plenary
Lecture]《1/2》(16) 大谷文章：「光触媒による環境浄化とエネルギー変換」，北海道大学地球環境科学研究院2021年度公開講座「環境との調和：化学を通して見える世界」，北海道大学
環境科学院（札幌）（2021/08/23）[依頼講演]《1》(17) Ohtani, B.: "Identification of Solids for True Design andPreciseCharacterizationof Functional
Materials"
International Conference and Workshop on Basic and Applied
Sciences (ICOWOBAS 2021) (2021/08/25-26 [2021/08/26])[Keynote Talk]《1/2》(18) Ohtani, B.: "Design, Preparation and Characterization ofSolid Photocatalyst Materials Based on Energy-resolved
Distribution of Electron Traps" Nanotechnology Research andApplications World Forum (NanoReAp-2021), Copenhagen,Denmark (2021/09/06-08 [2021/09/06]) [Plenary Talk]《1/2》(19) Ohtani, B.: "Identification of Inorganic Solids for True
Design and Precise Characterization of Functional Materials"
International Online Conference on Functional Nanomaterials:
2021 Nanotechnology Conference (2021/09/06) [Speech from
Organizers]《1/2》(20) 大谷文章：「界面における多電子移動反応と電極触媒作用の再考察」，2021年電気化学秋季大会，北海道大学高等教育研究機構＋オンライン（ハイブリッド開催から変更20210818）（札幌）（2021/09/08-09 [2021/09/08]）
［特別
講演］
《1/3》
(21) Ohtani, B.; Shen, Y.; Chen, G.; Takashima, M.: "Analysis
of particle contact and amorphous structure of titania based oninterparticle charge-transfer excitation" The 72nd Divisional
Meeting of Division of Colloid and Surface Chemistry(2021/09/15-17 [2021/09/21]) [Invited Lecture]《1/2》(22) Ohtani, B.: "Lecture (1): Fundamental Studies on
Photocatalysis" NSTDA-VISTEC seminar on photocatalysis 1(2021/09/30) [Lecture]《1》(23) Ohtani, B.: "Lecture (2): Identification and Detailed
Characterization of Solid Materials" NSTDA-VISTEC
seminar on photocatalysis 1 (2021/09/30) [Lecture]《1/2》(24) Ohtani, B.: "Lecture (3): Design and Development of
Photofunctional Materials" NSTDA-VISTEC seminar on
photocatalysis 1 (2021/09/30) [Lecture]《1》(25) Ohtani, B.: "Fundamental Studies on Photocatalysis andMaterial Science" Online Global Classroom (OGC)(2021/10/05) [Invited Lecture]《1》(26) Ohtani, B.; Koike, S.; Li, Y.; Takashima, M.: "A Pure Titania
Powder: Preparation, Characterization and Photocatalytic
Activity of Octahedral-Shaped Anatase Particles" The 8th
Asian Particle Technology Symposium (APT 2021), Osaka(2021/10/11-14 [2021/10/11])《1/2》(27) Takashima, M.; Chen, G.; Ohtani, B.: "Analyses ofamorphous phases on the surface of titania particles inducedby braying through energy-resolved distribution of electron
traps" The 8th Asian Particle Technology Symposium (APT2021), Osaka (2021/10/11-14 [2021/10/12])《1/2》(28) Ohtani, B.; Raja-Mogan, T.; Lehoux, A.; Takashima, M.;
Kowalska, E.: "Titania Inverse-opal Photonic Crystals
Incorporating Gold Nanoparticles in Void Spaces for
Photoabsorption Amplification" 6th Edition Smart Materials

42

and Surfaces (SMS 2021), Milan, Italy (2021/10/20-22[2021/10/20]) [Keynote Talk]《1/3》(29) Ohtani, B.; Takashima, M.: "True Design andCharacterization of Catalyst and Photocatalyst Materials
through Electron Trap-distribution Analyses" 9th edition ofInternational Conference on Catalysis, Chemical EngineeringandTechnology(Catalysis
2021)(2021/10/21-23[2021/10/22]) [Keynote Speech]《1/2》(30) Ohtani, B.: "True Design and Characterization of Catalyst
and Photocatalyst Materials through Electron Trapdistribution Analyses" International Conference and Expo on
Catalysis, Chemical Engineering and Technology (Catalysis2021) (2021/10/28-30 [2021/10/28]) [Plenary Talk]《1/2》(31) Ohtani, B.; Takashima, M.: "True Particle-size Dependenceof Photocatalytic Activity of Octahedral-shaped Anatase
Titania" The 11th Asian Photochemistry Conference (APC2021), Seoul, Korea (2021/11/01-04 [2021/11/03]) [Invited
Presentation]《1/2》(32) 大谷文章・タリシニー＝ラジャ・モーガン・王磊・高島舞・エヴァ＝コワルスカ：「チタニア逆オパール構造体の調製と金微粒子プラズモン光触媒反応への応用」，第21回ブラズモニック化学シンポジウム，（2021/11/05）［依頼講演］《1/3/4》(33) Ohtani, B.; Takashima, M.: "True Design andCharacterization of Functional Solid Materials throughElectron Trap-distribution Analyses" International Webinar on
Functional Materials and Chemical Engineering (2021/11/1112 [2021/11/11]) [Plenary Talk]《1/2》(34) Ohtani, B.: "Identification and Detailed Characterization ofMetal Oxides and Carbon Nitrides by Electron Trapdistribution Analysis" International Conference on Carbon
Chemistry and Materials (CCM-2021), Rome, Italy (Virtual
Slots) (2021/11/15-17 [2021/11/16]) [Keynote Talk]《1/2》(35) Ohtani, B.; Takashima, M.: "Identification and Detailed
Characterization of Metal Oxides through Electron Trapdistribution Analysis" International Webinar on Ceramics andComposite Materials (CERAMICS 2021) (2021/11/18-19[2021/11/18]) [Plenary Talk]《1/2》(36) Ohtani, B.; Li, Y.; Koike, S.; Takashima, M.: "True Particlesize Dependence of Photocatalytic Activity of Octahedralshaped Anatase Titania" 18th Japan-Korea Symposium on
Catalysis (18JKSC) (2021/11/23-25 [2021/11/25])《1/2》(37) Ohtani, B.: "Design, Preparation and Characterization of
Photofunctional Materials Based on Energy-resolved
Distribution of Electron Traps" XVth International
Symposium on Environment, Catalysis and Process
Engineering(ECGP-2021),
Marrakech,
Morocco(2021/11/23-25 [2021/11/23]) [Plenary Talk](38) Ohtani, B.: "Design, Preparation and Characterization of
Photofunctional Materials Based on Energy-resolved
Distribution of Electron Traps" 2nd Edition Scholars
International Webinar on Catalysis, Chemical Engineering andTechnology (Catalysis Webinar 2021) (2021/11/25-26[2021/11/25]) [Keynote Talk]《1/2》(39) Takashima, M.; Chen, G.; Ohtani, B.: "Analyses of Brayinginduced Surface Amorphization of Titania Particles throughEnergy-resolved Distribution of Electron Traps" The 9thInternational Symposium on Surface Science (ISSS-9),
Takamatsu (2021/11/28-12/02 [2021/12/01])《1/2》(40) 大谷文章：「光触媒研究40年－固体・表面光化学としてわからなかったこと」，第40回固体・表面光化学討論会，オンライン（2021/12/01-02 [2021/12/02]）［特別講演］《1》(41) Ohtani, B.; Takashima, M.: "Identification and Detailed
Characterization of Metal Oxides and Carbon Nitrides byElectron Trap-distribution Analysis" International Online

年報2021・研究室編●Conference on Energy Sciences (ICES 2021), Kerala, India(2021/12/10-12 [2021/12/10]) [Invited Plenary Talk]《1/2》(42) Sano, K.; Takagi, S.; Ohtani, B.: "Transparent
Photocatalytic Materials Composed of TiO2, SnO2 and Ti1for Molecular Catalyst Sensitized Artificial
xSnxO2
Photosynthesis Systems" The 2021 International Chemical
Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2021)(2021/12/16-22 [2021/12/16])《2》(43) Ohtani, B.; Takashima, M.: "Fingerprints of metal-oxide
samples for their identification and detailed characterization
through electron trap-distribution analysis" 40th RSC Solid
State Chemistry Christmas Meeting (2021/12/20-21[2021/12/20])《1/2》(44) 大谷文章：「固体物質の「同定」について考える」，近畿化学協会触媒・表面部会キャタリストクラブ例会，オンライン（大阪）（2022/01/17）［依頼講演］《1/2》(45) 大谷文章：「光触媒の構造と活性評価」，光化学協会応
用講座「社会実装が進む光触媒：基礎から人工光合成、新型コロナ対応まで」，オンライン（）（2022/01/24）
［依
頼講演］
《1》
(46) Takashima, M.; Nitta, A.; Chen, G.; Shen, Y.; Ohtani, B.:"Surface-structure analyses by reversed double-beamphotoacoustic spectroscopy and its application to amorphoustitania particles" The 6th Asian Symposium on Materials andProcessing (ASMP2022) (2022/01/26-27 [2022/01/26])《1/2》(47) Ohtani, B.; Takashima, M.: "True Design andCharacterization of Catalyst and Photocatalyst Materials
through Electron Trap-distribution Analyses" 2nd Edition of
Renewable and Sustainable Energy (V-Renewable2022)(2022/02/04-05 [2022/02/04]) [Plenary Talk]《1/2》

年報2021・研究室編●(48) Ohtani, B.; Takashima, M.: "Identification of Solids forTrue Design and Detailed Characterization of Functional
Materials" 3rd Global Webinar on Applied Science,
Engineering and Technology (2022/02/19-20 [2022/02/19])[Plenary Lecture]《1/2》(49) Ohtani, B.: "Fingerprints of Metal-oxide Samples for Their
Identification and Detailed Characterization through Electron
Trap-distribution Analysis" Global Conference on Catalysis
and Chemical Engineering (GCC 2022) (2022/02/23-24[2022/02/23]) [Plenary Lecture]《1/2》(50) Ohtani, B.; Takashima, M.: "Identification and Detailed
Characterization of Metal Oxides through Electron Trapdistribution Analysis" Chemical Engineering and Catalysis(Chemcat-2022) (2022/03/10-11 [2022/03/10]) [Keynote
Talk]《1/2》(51) 大谷文章：「脱『バンド構造モデル』－光触媒反応機構の解明にむけて（Study on Heterogeneous-photocatalysis
Mechanism to Go beyond Band-structure Model）」，電気化
学会第89回大会，大阪府立大学中百舌鳥キャンパス（堺/オンライン）（2022/03/15-17 [2022/03/15]）［特別講演］《1》受賞(1) 大谷文章：「金属酸化物の同定，構造評価と品質管理：
電子トラップ密度分布測定の試み」，日本品質管理学会第127 回 研 究 発 表 会 （ 関 西 ） ， オ ン ラ イ ン （ Zoom ）（2021/09/17）《優秀発表賞》《2》43

分子触媒研究部門/Molecular Catalyst
Research Division■2021年度の構成員〈教授〉浦口大輔・（助教）趙強・（薬学部）大塚隆馬/下澤渉■2021年度のうごき
2021年10月に米国パデュー大学から助教として趙強が着任し，同時に，薬学部薬科学科3年の大塚隆馬・下澤渉が研究室に参画した．

■研究課題
1. 双性イオンを鍵活性種とするo-ヒドロキシトリアリー
ルメタンのヒドリド引き抜き触媒機能の創出
塩基による脱プロトン化により生成するエノラートな
どのカルバニオンを経る触媒的分子変換は，最も基本的な結合形成法として汎用されている．しかし，ヒドリドを引き抜くことで生じる相補的な反応活性種であるカルボカ
チオンの触媒的合成への利用は極めて限定的であり，ヒド
リド引き抜きに有効な非金属触媒はほとんど知られていない．これは，ヒドリドの引き抜きを契機とする反応の生成物前駆体となるカチオン種が，分子間でのヒドリドの授受により触媒分子を再生しながら生成物を与える経路よりも，プロトンを失って不飽和結合をもつ分子を生成し易いという本質的な問題に起因する．すなわち，ヒドリド引
き抜き型の反応は一般に脱水素型の酸化的分子変換となり，触媒化を実現するためにはしばしば重金属塩などの酸化剤を当量以上添加する必要がある．有機化合物からヒドリドを引き抜くことのできる分子として，トリフェニルメ
チリウムイオン（トリチルイオン）が古くから知られており，ヒドリド引き抜きを経る分子変換に利用されてきた．
しかし，ヒドリド引き抜きによって生じるトリフェニルメ
タンが安定であるため，トリチルイオンは反応系中において再酸化によって再生され難く，反応基質と等量用いるヒ
ドリド引き抜き剤として利用されるに留まってきた．一方で，触媒的にヒドリド引き抜きを行うことのできる分子として，2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノン（DDQ）
が知られているが，DDQの求電子性はトリチルイオンに比べて低く，適用可能な反応基質は電子豊富なものに限られていた．今回我々は，高いヒドリド引き抜き能をもつト
リアリールメチリウムイオンと触媒再生能をもつキノン型分子構造に着目し，両者の特性をあわせもちヒドリド引
き抜き触媒として働く分子の開発に取り組んだ．
新規ヒドリド引き抜き触媒の分子設計にあたり，ジア
リールメチリデン構造をもつキノンメチドの極限共鳴構造がトリアリールメチリウムアリールオキシドとして振る舞えばヒドリド引き抜き能を発現すると想定した．まず，単離可能なキノンメチドとして1を合成し，モデルとして有機還元剤である2－フェニルベンゾチアゾリンを用いて酸化力を評価したが，反応の進行は認められなかっ44

た．そこで，反応性の欠如が期待したトリアリールメチリ
ウム型極限共鳴構造の寄与が不十分であるためと仮定し，分子内に歪みを内包したキノンメチド分子として10,10－ジメチル－9(10H)－アントラセニル骨格を有する2Hを設計・合成した．分子設計の段階ではふたつの環間の立体障害により，トリアリールメチリウム型極限構造を取り易い
ねじれた構造をもつと予測していたが，単結晶X線構造解析の結果，2Hは固体状態ではanti-folded型構造をとることが明らかとなった．カルボニル基とエキソオレフィン部が成す角度は1と類似しており，立体障害の付与によるエノン部位の共役の程度への影響が小さいことがうかがわれ，
実際，紫外可視吸収スペクトルにおける両者の極大波長も近い値を示した．2Hにおける立体障害に由来する分子歪みは，主に縮環部の構造に反映されており，ベンゾシクロ
ヘキサジエノン部およびジヒドロアントラセン部がそれぞれ折れ曲がっている．なお，ここで得られた構造がDFT
計算（SMD(CH2Cl2)-CAMB3LYP/6-31+G(d)レベル）から求まる最安定構造とほぼ一致したことから，観測された構造
歪みは結晶充填力の影響に依らない本質的なものと考えられる．これらの物理的な解析結果は1と2Hが同等のカチオン性を備えていることを示唆している．しかし興味深いことに，試みに2Hを2－フェニルベンゾチアゾリンと反応させたところ芳香族化が進行し，2Hが期待した脱ヒドリ
ド活性をもつことが明らかとなった．
S
O
Ph

Ph

N
H

Ph

CDCl3, rtON
Hno reaction

1
S

Ph
H

OH

CH2Cl2, rt
43% (NMR)

Me Me

Me Me
-H
2H 2

2H

次に，2Hのヒドリド引き抜き触媒としての性能を第2級
ベンジルアルコールの酸化をモデルとして評価したとこ
ろ，酸素存在下に青色光を照射すると中程度の収率で対応するケトンを生成することが分かった．脱気溶媒を用いアルゴン下で反応を行うと生成物がほとんど得られないこと，反応液から過酸化水素が検出されたことから，本反応において2Hは酸素を末端酸化剤として触媒的に働いていると考えられる．なお，脱ヒドリド反応の結果生じる2HH2を再酸化するために必要な酸素の活性化は，2H-H2の光励起種からのエネルギー移動により達成されていると考えており，実際，本反応は2H-H2を触媒として添加した場合にも速やかに酸化が進行する．2Hの触媒活性は構造修飾を通して向上可能であり，β－ナフトール部位の6位に臭素基を導入した2Br-H2を用いると反応は定量的に進行する．この触媒は比較的良好な基質一般性を示し，DDQ酸化とは異なり電子不足系のベンジルアルコール類さえも酸化することができる．
Br
OH
Ar

3

R

2Br-H2(5 mol%)CH2Cl2O2, blue LEDs
12 h

O
Ar

4

R

H

OH

Me Me 2Br-H2

酸化活性がある化学種の生成過程についてDFT計算を用いて解析したところ，anti-folded型構造の2Hを光励起し年報2021・研究室編●

て生じるジラジカル種が，構造歪み解消のために障壁の無い過程を通ってねじれ構造へと異性化し，続く緩和過程を経てねじれた構造をもつ分子内イオン対が生じることが明らかとなった．ここで生じた分子内イオン対はトリア
リールメチリウム構造を備え，トリチルイオンと同様のヒ
ドリド引き抜き活性をもつと想定される．また，anti-folded型構造の基底状態2Hへと異性化する過程についてもDFT計算により精査し，ふたつの低い障壁のある経路を通ることを明らかにすると共に，分子内イオン対に触媒として働くために必要な寿命があることを示唆する結果を得た．

OS1

3.28 eV

Me Me

unfolding

hν

∆E

tS
1

tS
0

O

1.13 eV

0.70 eV

O

Me Me

5

O

slow

Ar

OOH

H 2O 2H

Ar

O

dehydridation

OH

5a

fast

Ar

OH

仮説を検証するために，第2級ベンジルアルコールに対して最適化した条件下，4－クロロベンジルアルコールをモデル基質として反応させると，対応するカルボン酸が11％の収率で選択的に得られた．このことは，想定通り中間体であるアルデヒドが原料のアルコールに優先して酸化されることを示している．触媒構造について改めて最適化したところ，本系においては触媒前駆体として還元体ではなく水和体（2Br-H2O）を用いると良好な収率で反応が進行することが分かった．また，カルボン酸への酸化が過酸化ヘミアセタールを経由していることは，反応をメタノ
Br
OH
Ar

5

2Br-H2O(5 mol%)

O

MeI
K2CO3

O

Ar
OH acetone Ar
OMe
CH2Cl27
6
50 °C
O2, blue LEDs
24 h

年報2021・研究室編●

7a
35%

H
Cl

8a
23%

2. 有機光増感剤－チオウレア協働触媒系をもちいるブロ
モ－ボリルメチル化反応の開発
有機ホウ素化合物は，鈴木カップリングの例を挙げるまでもなく汎用される合成中間体であり，様々な合成法が開発されてきた．しかし，イオン反応や金属触媒反応とは異なる官能基許容性を示すラジカル的なプロセスを経る手法は少ない．例えば，ボリルアルキルラジカルは，隣接するホウ素の空軌道の効果により高い安定性をもつが，触媒的な発生法の開発が遅れているために，合成化学的利用例
は1,1－ジヨードメチルボロネートをラジカル前駆体とする光触媒的なシクロプロパン化反応に限られていた．そこで我々は，入手容易な化合物からボリルアルキルラジカルを効率的に発生させる手法の開発に取り組み，合成化学的に有用な臭素化されたアルキルボロネートのラジカル的な合成に取り組んだ．
まず，市販のブロモメチルボロネートが有機光触媒によって容易に一電子還元できる点に着目し，適切な光触媒
反応条件を用いれば原子移動型ラジカル付加（ブロモ－ボ
リルメチル化）反応が進行すると考えた．しかし，実際には目的の反応の進行は認められず，一電子還元により生じるラジカルアニオン種からメソリティック開裂によりボ
リルメチルラジカルが生じ難いことを示唆する結果を得た．そこで，開裂が有利になる中間体の生成を念頭に検討を重ね，触媒量のチオウレアの添加により系内でイソチオ
ウレアを発生させると，目的の反応が進行することを見出した．具体的には，スチレンとブロモメチルボロネートのアセトニトリル溶液に有機光触媒（1 mol%）とチオウレア（10 mol%）存在下で青色LEDを照射すると，中程度の収率で付加体が得られる．このとき，酸化的な消光剤として臭化物イオンを添加して励起光触媒を高い還元力をもつ
ラジカルアニオン種へと変換すると，反応効率が飛躍的に改善し定量的に付加体が生成する．想定した中間体である
イソチオウレアは臭化水素酸塩として別途合成が可能であり，単離精製したものを用いてX線構造解析によって構造を確定すると共に光反応条件下で実際に付加体を与えることを確認した．また，本反応はスチレン類への原子移動型ラジカル付加であるためラジカル－極性交差反応であると想定されるが，水添加条件下に対応するアルコールが生じることを実験的に確認することで，反応機構を確定
させた．

S0

dehydridation

CH2Cl2O2, blue LEDs Cl
24 h

OMe +

Me Me

一方，第1級アルコールの酸化は，基質の酸素に隣接するC-Hのヒドリド性が第2級アルコールよりも低く反応性が乏しいことに加え，脱水素後に生じるアルデヒドがさらなる酸化を受けてカルボン酸となり易いため，選択的に生成物を得ることが難しいとされている．本触媒系では，酸化反応の進行に伴い過酸化水素が生じるため，第1級アルコールの酸化により生じたアルデヒドは系内で速やかに過酸化ヘミアセタールへと変換されると予想される．生じた過酸化ヘミアセタールは，メチンC-Hが隣接するふたつの酸素原子の影響を受けて高いヒドリド性をもつため，脱ヒドリド型酸化に対して非常に高い反応性を示すと考えられる．すなわち，本触媒系を用いて第1級アルコールの酸化が進行すれば，選択的にカルボン酸を与える反応系となることが期待される．
OH

Cl

O

O

2021年度のトピック： 成果を論文として報告（原著論文
1）した．

C

Ar

OH 2Br-H2O (5 mol%)
MeOH (10 equiv)Ofolding

Me Me
2Hール存在下で行った際に対応するメチルエステルが生成することから確認できた．触媒活性種である分子内イオン対がもつアリールオキシド部位の働きについて，DFT計算を用いた反応遷移状態構造の最適化により解析したとこ
ろ，基質であるアルコールと水素結合を介して相互作用して活性化すると共に基質のヒドリドをカチオン近傍に配向していることが明らかとなった．

HO

OH

O

O
B

+
Br

Me Me 2Br-H2O

Ar

4CzIPN (1 mol%)
TBAB, thiourea (10 mol%)blue LED (456 nm)
MeCN, rt, 8 h

O

O
B

Ar
Br

本反応において入手容易な化合物を反応系内での触媒的な活性化に成功したことは，光触媒反応の開発に全く新45

しい可能性を拓くと期待される．
2021年度のトピック： 結果を論文としてまとめ報告予定（投稿準備中）．

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
名古屋大学（名古屋）大井貴史教授「キラル有機イオン対の触媒化学」《1,2》/名古屋大学（名古屋）土屋雄一朗教授「ストライガの生体内反応解析」/理化学研究所（和光）山口滋上級研究員「インフォマティクスによるキラル有機イオン対の触媒作用解析」■2021年度の研究業績（《》内は研究課題番号）
原著論文（すべて審査つき）(1) Kato, K.; Uraguchi, D.; Ooi, T. o-Quinone Methide with
Overcrowded Olefinic Core as a Catalytically-Active
Surrogate of Triarylmethylium Salt for Dehydridative
Oxidationof Benzylic Alcohols under Aerobic
Photoirradiation Conditions. Tetrahedron 2021, 100, 132459.
《1》(2) 浦口 大輔, 大井 貴史 多重選択性制御を可能にする
キラルイミノホスホランの触媒作用：実験的および理論的考察, 有機合成化学協会誌 2021, 79, 406-416.

46著書(1)浦口大輔，大井貴史 光電子移動条件下での有機イオ
ン対触媒による立体制御，CSJカレントレビュー「有機光化学反応の新展開」, 化学同人, 東京，49-55 (2022).
(2) Ohmatsu, K.; Uraguchi, D.; Ooi, T. Assembled Ionic
Molecular Catalysts and Ligands. Supramolecular Catalysis
2022, Wiley-VCH, 43-53.
総説/解説/報告(1)趙強，浦口大輔，スライムの進化先は有機触媒！？，
月刊「化学」，77（2022）.
招待/基調/依頼講演・国際会議(1)浦口大輔：「キラル有機イオン対の触媒化学」, 2021年度
有機合成化学協会九州山口支部講演会「合成有機化学のフロンティア」，オンライン，（2021/6/4）［依頼講演］
受賞
特に無し

年報2021・研究室編●

高分子機能科学研究部門/ Macromolecular
Science Research Divisio■2021年度の構成員〈教授〉中野環・〈准教授〉Zhiyi SONG・〈助教〉坂東正佳・〈総合化学院/大学院博士課程〉Qingyu WANG/Pengfei
WU〈総合化学院/大学院修士課程〉足立悠/Wentao Zhu［ 2021/04/01 ～ ］ Xiaoyuan WANG/Lukai WAN/Zhiyong
FANG/Chenxi TU〈外国人研究員〉Perumalsamy Parasuraman[2021/10/01 ～ 2022/03/31 ］ / Sambhav Vishwakarma［2021/12/06～］・〈事務補助員〉吉村円

ブロック共重合体のセグメントとして構築し，新規高分子材料の開発へと繋げる研究を行っている．
《講演1,2,3》
2．らせん構造をもつ高分子
らせん構造は天然の高分子にしばしば見られる不斉構造である．らせんには右巻きと左巻きの鏡像体があり，どちらか一方を選択的に合成すると光学活性高分子を得る
ことができる．光学活性らせん状高分子は，医薬品の分離
機能，不斉触媒機能，非線形光学特性など，様々なキラル機能を発現する極めて有用な物質である．このため，幅広い化学構造を有する高分子に対するらせん構造制御は，高Fig.1.

■2021年度のうごき
2021年4月にXiaoyuan WANG氏，Lukai WAN氏，Zhiyong
FANG氏，Chenxi TU氏が修士課程一年生として研究室配属 さ れ た ． 2021 年 10 月 に は 博 士 研 究 員 Perumalsamy
Parasuraman 氏 が ， 12 月 に は 博 士 研 究 員 Sambhav
Vishwakarma氏が着任した。

■研究課題
先端機能を有する高分子材料の開発を目指して，高分子化合物の設計と合成を行っている．高分子材料の物性・機能は，原料である高分子鎖の化学構造および立体構造に強く依存するため，これら構造の精密な制御と解析が重要である．この観点から，私達は種々の特徴的構造を有する高分子を合成している．加えて，最近超分子材料開発にも着手した．これらの取り組みを通じ，構造と物性の相関を明らかにし，高度な機能を示す高分子・超分子材料を創出したいと考えている．
1．π-スタック型・π電子集積型高分子
π電子系が規則正しく積層した構造を有する高分子を「π-スタック型高分子」と呼ぶ．π-スタック型高分子には，積層したπ電子系に基づく電子物性が期待される．
私達は，材料としての応用がしやすいπ-スタック型高分
子を目指して，高分子の中でもっとも汎用性が高いビニル
ポリマーの構造制御を行い，最初のπ-スタック型ビニルポ
リマーであるポリジベンゾフルベン（poly（DBF））の合成に成功した(Fig.1)．DBFモノマーは，かさ高い構造にもかかわらずスチレンやアクリル系モノマーなどより遥かに反応性が高く，アニオン重合，ラジカル重合，カチオン重合のいずれの方法でもπ-スタック型高分子を与える．当研究室では，様々なπ-スタック型高分子の構造設計を行っており，様々な機能の発現について検討している．電子機能は，従来，主鎖共役型高分子を用いて研究されてきたが，主鎖共役型高分子は本質的に溶解し難く強く着色してい
る．π-スタック型ビニルポリマーはこれらの弱点を克服す
る高分子材料として期待される．最近，poly（DBF）鎖を

年報2021・研究室編●

分子立体学の基礎的な立場から興味深いだけではなく，付加価値の高い物質創成の観点から重要な課題である．私達は，種々の人工高分子に対してらせん構造制御を行っている．
《講演1,2》
OH OH
+ OCN

NCO
14DIB

BINOL

Et3N, N2
THF, 23oC
O

O
O

O

N
H

N
H

n

Poly(BINOL-alt-14DIB)

Fig.2.らせん構造を有するポリウレタン

一例として一方向巻きのらせん構造を有するポリウレ
タンの合成に成功した．このポリマーは光学活性なジオー
ル(BINOL)とアキラルなジアミン(14DIB)の重付加により得られる (Fig.2)．従来，らせん高分子は不斉アニオン重合等煩雑な作業を要する反応により合成されており，加えて，らせん重合に適したモノマーの設計・合成を必要とする例が多かったのに対し，本研究では，市販のBINOLおよび14DIBから極めて簡便な重付加によりらせん構築が可能であることを示した．また，この反応では環状2量体が副生成物として発生するが，その量はBINOLの光学純度に依存し，ラセミ体のBINOLを用いると生成物のほとんどが環状二量体であり，100％e.e.のBINOLを用いることにより最大量のらせん高分子を得ることができる．これまでポリウレタンのらせん構造は殆ど研究されておらず，新しい物性機能の発現が期待される．
《講演1,2》
3.光による高分子の構造変化
熱刺激に対しては安定だが，光（非偏光）により反転するらせんを見出した．一方向巻のらせん構造を有するPoly(BBPFA)を不斉アニオン重合により合成した．このポリマーは溶液中で加熱しても一切構造変化を起こさないが，光照射により容易にらせんの反転を起こしてラセミ化

47

する．従来，光で化合物の構造変化を起こすにはフォトク
ロミック基が必要と考えられてきたが，Poly(BBPFA)はフォトクロミック基を有しない．この場合光構造転移の基
礎は側鎖ビフェニル残基の「ねじれ・共平面転移」によるものと考えられる（Fig.3）．らせん転移の詳細を，イタリ
アカタンザロ大Pietropaolo助教授との共同研究を通じた大規模なメタダイナミクスシミュレーションにより明らかにしている．らせん転移は鎖の端からおき，左右らせんを繋ぐkinkが鎖に沿って移動して反対の末端に至ってらせん反転が完了することが示された（Fig.4）．
この研究は，光による構造制御がフォトクロミック分子に限定されず，基底状態で左右構造が安定であり，左右構
造が光転移可能でである系には広く適用可能であること示したものである．
《論文3/講演1,2》

光によるらせん反転

Fig.3．光構造転移のトリガー：ビアリール構造のねじれ-平面
転移

R-CPL

L-CPL
P-Helix

Random(racemic)

L-CPL
R-CPL

M-Helix

Fig.5．光によるらせんのスイッチング

適切な分岐構造の密度を選ぶことにより高効率な不斉誘起が可能であること見出した．この系について，固体核磁気共鳴スペクトルにより固体構造と不斉誘起との相関を検討したところ，緩和時間と不斉誘起効率には明確な相関は 見 ら れ な か っ た ． こ れ に 対 し て Center-band Only
Detection of Exchange (CODEX)法を用いた測定ではベンゼン環をつなぐ結合の内部回転の速さを見積もることができ，回転運動のタイムスケールが10 msec程度の試料では不斉誘起が容易であり，100 msec程度の試料では難しいことが明らかになった．これらの情報から，円偏光法の効率的な利用のための条件は，(a)鎖間の相互作用の強い規則的な固体構造，および，(b)固体中で10msec程度の時間ス
ケールで内部回転する高分子構造であることを見出した．
《論文1》1,1’-ビ-2,2’-ナフトールの光ラセミ化の機構を，実験と理論計算の両面から検討し，この物質についてこれまで報告されている-OH基のプロトンの移動を伴う化学
構造変化を伴う機構以外に，化学構造変を起こさず直接にねじれが反転してラセミ化する機構があり得る事を報告
した．
《論文3》

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）

Fig.4．光らせん反転のメカニズム

4．光でらせんを作る
非偏光によるらせんのラセミ化研究を，キラル光である
円偏光（CPL）による一方向巻きらせんの構築へと発展させる研究を行っている（Fig.5）．最初の実験対象として，
電荷輸送材料として実用化されているポリジオクチルフ
ルオレン（PDOF）を選び，薄膜状態で円偏光を照射することにより左右のらせん構造を誘起することに成功した.
さらに，CPL法の単一構造を有する低分子系への応用の一例として，三方対称構造を有する星形分子T3にらせん（ねじれ）構造を導入し光学活性化を実現した．この系では非接触な光刺激により可逆にキラリティーのスイッチング
機能を実現できた．現在，多様な高分子および低分子系へのCPLによる不斉誘起について研究を続けている《論文1/
講演1,2》
以上に加えて，高分子触媒，高分子医薬品に関する研究も行っている．
2021年度のトピック：円偏光をキラル源とする不斉構造制
御の研究を規則的な分岐を有する有機構造体(Covalent
Organic Fr規則正しく結合した構造体の光学活性に成功した。光による光学活性化の効率は分岐構造の密度により大きく異なamework: COF)へと拡張し，ベンゼン環が互いにり，密度の高いものについては不斉誘起は困難であるが，48

Catanzaro University (Italy) Assistant Professor Adriana
Pietropaolo「高分子および分子のキラル構造に関する理論
的解析 /芝浦工業大学工学部永直文准教授「架橋高分子触媒の合成と機能」/University of Strathclyde (UK)・ProfessorPeter J. Skabara「星形フルオレンオリゴマーの構造と物性」/Nangyang Technological University (Singapore) Prof. Xiao
Mathew Hu 「カルバゾール基を有する星形分子の機能開発」/近畿大学今井佳胤准教授「キラル発光体の研究」/北海道大学触媒科学研究所長谷川淳也教授「高分子触媒に関する理論研究」/大分大学原田拓典准教授「らせん状高分子のキラル発光」/徳島大学小笠原正道教授「新規らせん状光
学活性高分子の合成」/Soochow University (China) Professor
Wei Zhang「ポリNIPAMへのキラル構造誘起」/ Banaras
Hindu University (India) Professor Biswajit Ray「光学活性ビ
ニルポリマーに関する研究」/Tbilisi State Medical University(Georgia) Senior Scientist Maia Merlani「高分子医薬品の研究」/ Agricultural University of Georgia (Georgia) Lecturer Nino
Zavradashvili「遺伝子輸送技術のための高分子の開発」■2021年度の研究業績
原著論文（*：審査つき）(1) Wang, Y. T.; Yazawa, K.; Wang, Q. Y.; Harada, T.; Shimoda,
S.; Song, Z. Y.; Bando, M.; Naga, N.; Nakano, T. Optically
active covalent organic frameworks and hyperbranchedpolymers with chirality induced by circularly polarized light.
Chemical Communications 2021, 57, 7681-7684. *(2) Wang, Y. T.; Maity, N.; Zhao, L. M.; Kramer, M.; Hasegawa,J. Y.; Shichibu, Y.; Konishi, K.; Wang, X. Y.; Song, Z. Y.;
Bando, M.; Nakano, T. A Triad Fluorenone Derivative

年報2021・研究室編●

Bearing Two Imidazole Groups That Switches between Three
States by Base and Acid Stimuli. Chemistry Letters 2021, 50,
1363-1367. *(3) Wang, Q. Y.; Pietropaolo, A.; Fortino, M.; Song, Z. Y.;
Bando, M.; Naga, N.; Nakano, T. Photo racemization of 2,2 'dihydroxy-1,1 '-binaphthyl derivatives. Chirality 2022, 34,
317-324. *(4) Naga, N.; Yamada, K.; Moriyama, K.; Kudoh, S.; Nagami,Y.; Nageh, H.; Nakano, T. Synthesis of network polymers byphoto-initiated thiol-ene reaction between multi-functional
thiol and poly(ethylene glycol) diacrylate. Polymer Bulletin
2022, 79, 2411-2427. *(5) Naga, N.; Satoh, M.; Magara, T.; Ahmed, K.; Nakano, T.
Synthesis of gels by means of Michael addition reaction ofmulti-functional acetoacetate and diacrylate compounds andtheir application to ionic conductive gels. Journal of Polymer
Science 2021, 59, 2129-2139. *(6) Elbayoumy, E.; Wang, Y. T.; Rahman, J.; Trombini, C.;
Bando, M.; Song, Z. Y.; Diab, M. A.; Mohamed, F. S.; Naga,
N.; Nakano, T. Pd Nanoparticles-Loaded Vinyl Polymer Gels:
Preparation, Structure and Catalysis. Catalysts 2021, 11,137-.*(7) Elbayoumy, E.; El-Ghamaz, N. A.; Mohamed, F. S.; Diab,
M. A.; Nakano, T. Dielectric Permittivity, AC Electrical
Conductivity and Conduction Mechanism of High
Crosslinked-Vinyl Polymers and Their Pd(OAc)(2)Composites. Polymers 2021, 13, 3005-3020. *年報2021・研究室編●

招待/基調/依頼講演・国際会議(1) Nakano, T.; Wang, Y.; Song, Z.; Bando, M.: “Synthesis of
Optically Active Polymer Systems Using Circularly PolarizedLight (CPL) as the Source of Chirality” Pacifichem 2021, #274
Chirality of Polymers and Supramolecules (on-line)(2021/12/21).
(2) Nakano, T.: “Optically Active Polymers and Polymer-based
Small-Molecular Systems for CPL Emission” Pacifichem
2021, #307 Recent Progress in Circularly Polarized
Luminescence (CPL) and Related Phenomena: Synthesis andPhotophysics (on-line) (2021/12/18).
(3) Nakano, T.: “Circularly Polarized Light (CPL)-driven
Preparation of Chiral Polymers and Molecules That Emit
CPL” ICCC-2022 (International CREST-CPL Conference
2022 in Awaji, JAPAN), Awaji Yumebutai International
Conference Center, Awaji City, Hyogo Japan (2022/3/4).
(4) Nakano, T.: “Construction of Chiral Conformation ofPolymers and Small Molecules Using Circularly PolarizedLight, Tamaki Nakano” Fourth JSPSAAA annual symposium
Catalyzing Australia-Japan Science and Innovation SMC(Sydney Masonic Centre) Conference & Function Centre 66
Goulburn Street Sydney NSW 2000, Australia (2022/3/30).

49報告・実用化推進系
report: Department of Practical Applications
研究開発部門/Research and Development
Division■2021年度の構成員〈教授〉西田まゆみ・〈研究員〉池田俊成・〈事務補助員〉
盛田澄子

Fig. 1 SILP catalyst.

■2021年度のうごき
2021年度の部門メンバーは，教授西田まゆみ，事務補助員盛田澄子，企業の研究員池田俊成研究員．

■2021年度のトピック(1) 当教室の客員教授である畑中雅隆氏，隅田敏雄氏がファカルティ―ディベロップメントでの講演会を行った．
(2) 2020年度開催延期になっていた北大―理研―産総研―NIMS連携第5回キャタリストインフォマティクスシン
ポジウムをWeb開催した．
(3) 近畿化学協会の第26 講研究開発リーダー実務講座
2021において人財を活かすマネージメントをテーマにnis講演を行った．内容は月刊「化学」の「カガクへの視点」に掲載された．
(4)産総研・触媒富永チームとの共同研究成果論文ACS
Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 35, 11674-11680に関する記
事が，日刊工業新聞と化学工業日報に掲載された．

■研究関連
一酸化炭素は，C1 ユニットとして有機合成化学の分野では重要な資源である．一酸化炭素の製造法の一つとして，
二酸化炭素と水素を原料とする逆水性ガスシフト反応が知られており，Pt/CeO2，Cu/ZnO 等の不均一系担持金属触媒を用いた研究が盛んに行われてきた．しかしながら，これらの手法においては 300 ℃以上の反応温度が必要であった．一方，Rh や Ru 等の均一系遷移金属触媒を利用する方法は，200 ℃以下と比較的低い温度で反応が進行することが知られている．
2003 年 Wasserscheid らにより初めて報告された SILP 触媒は，シリカ微粒子などの多孔質担体の表面を覆った極薄いイオン液体層中に，均一系遷移金属触媒を溶解させて固定化した構造を有している．SILP 触媒による反応は，ミクロの視点からはイオン液体中の均一系遷移金属触媒と捉えることができる．実際，当研究室で，均一系ルテニウ

50

ム触媒を用いて調製した SILP 触媒を逆水性ガスシフト反応に用いたところ，不均一系担持金属触媒を用いた反応よりも，反応が低温で進行した．一方，SILP 触媒はマクロの視点からは，粉末状(Fig.1)で，固体触媒と同様に取り扱うことができ，バッチ反応における触媒の分離，リサイクルが容易である．気相反応では，多孔質担体を覆うイオン液
体薄膜層の表面において，気相からの原料ガスの供給，生成物ガスの気相への放出といった物質輸送が速やかに起こる．そこで，当研究室では反応の効率化を期待して逆水性ガスシフト反応をバッチ反応から固定床気相流通反応へと展開した．更には二酸化炭素を原料としたプロペンへのヒドロホルミル化反応に成功した．
1. SILP 触媒調製法
窒素雰囲気下，トリカルボニルジクロロルテニウム(II)ダイマー ([RuCl2(CO)3]2) (60 mg, 117 mol) と 1-ブチル-3メチルイミダゾリウムクロリド ([C4mim]Cl) (1.6 g)をフラスコに計り取り，塩化メチレン (15 mL) を加えて 30 分攪
拌した．この塩化メチレン溶液を窒素雰囲気下，シリカゲ
ル (10.0 g) に加えた．得られた懸濁液を 10 分間攪拌後，30 ℃で塩化メチレンを減圧留去，乾燥させると粉末状の
SILP 触媒が得られた．イミダゾリウム系イオン液体で調整した SILP 触媒は水素結合によってシリカ表面に固定化されているイオン液体層に遷移金属触媒が溶解している状態にある．均一系遷移金属触媒の担体へ固定化で通常行われる化学的手法に比べ，SILP 触媒は調製が簡便である．
2. 固定床気相流通反応装置を用いた逆水性ガスシフト
反応と二酸化炭素を原料としたプロペンへのヒドロホルミル化反応反応管内部にSILP触媒充填し，マスフローコントロー
ラーで流速を制御した反応ガスを反応官の上部から下部に向け導入した．
逆水性ガスシフト反応は，反応圧8.6 MPa，反応温度
170 ℃で30時間以上安定して進行した．平均CO収率は8.1 ％であり，熱力学的な平衡収率7.4 ％よりも高いことが判明した．イオン液体中のCO2の溶解度は水素に比べて高いことが知られており，この結果はSILP触媒の化学平衡
はイオン液体相中の化学平衡を反映していることを示している．
更に、有機金属触媒としてRu3(CO)12，イオン液体として年報2021・研究室編●

[C4mim]Cl，担体としてシリカゲルを用いてSILP触媒を調製し，CO2を原料としたプロピレンのヒドロホルミル化を
試みた．
OH

CO2

+ 3H

2

H2O
OH

Fig.2

とは生成物が連続的に反応場から留去されたためと考えられる．一方，バッチ反応と同様にヒドロホルミル化反応の位置選択性はそれほど制御されず，直鎖/分岐比は1.4程度に留まった．

Hydroformyoation of Propene.

その結果，反応圧8.6 MPa，反応温度170 ℃の反応条件下
で，プロピレン転換率81.6 ％，選択率66.1 ％でブタノールを主成分とするヒドロホルミル化生成物が生成した．本
反応は，CO2を原料としたヒドロホルミル化反応を固定床
流通式反応装置により行った最初の例である．
ヒドロホルミル化反応の反応速度は，バッチ式の反応に比べると1桁高い．このように反応が効率よく進行したこ

年報2021・研究室編●■2021年度の研究業績
原著論文（すべて審査つき）(1) Hatanaka, M.; Uchiage, E.; Nishida, N.; Tominaga, K. Lowtemperature Reverse Water-Gas Shift Reaction Using SILP Ru
Catalysts under Continuous-flow Conditions. Chem.
Lett. 2021, 50, 1586-1588.
(2) Hatanaka M.; Yasuda, T.; Uchiage, E.; Nishida, N.; Tominaga,
K. Continuous Gas-Phase Hydroformylation of Propene with
CO2 Using SILP Catalyst. ACS Sustainable Chem. Eng. 2021,
9, 11674–11680.

51報告・ターゲット研究部
report: Department of Target Research
クラスターの設置と終了
ターゲット研究部は，各研究部門とは別に，触媒を機軸とした科学・技術のイノベーションを目的とした研究組織で，自立集合型の拠点型および展開型の研究クラス
ターから構成される．拠点型研究クラスターはおもに触媒科学研究所内の教員によって構成され，触媒および関連分野のコミュニティにおける幅広い連携研究活動を行うことを目的とし，展開型研究クラスターは准教授をリーダーとして学内外の研究者から構成され，触媒に関連するトピックを研究することを目的としている（展開型52

研究クラスターのリーダーである准教授は基礎研究系の各研究部門と兼任）．
研究クラスターの設置と終了はターゲット研究部会議において審議，決定される．2007年4月に前身である触媒
ターゲット研究アセンブリが設置されて以来，拠点型2，
展開型17の合計19の研究クラスターが設置され，リーダーの異動などにともなって，2021年度までに拠点型1，展開
型12の合計13の研究クラスターの活動が終了した．これまでの研究クラスターは下表のとおり（2021年度までに終了
したクラスターはグレーで表示）．

分類

研究クラスター名

リーダー

設置日

終了日

拠点型

触媒ネットワーク大谷文章

2007/4/1

2009/9/30

拠点型

触媒研究基盤開発長谷川淳也

2009/10/1

展開型

不斉反応場

小笠原正道

2007/4/1

2016/3/31

展開型

規制表面場材料合成

Wang Jae CHUN（朝倉清髙）

2007/4/1

2009/3/31

展開型

規整表面ナノ構造髙草木達2008/10/1

展開型

結晶機能化

阿部竜

2007/4/1

2012/3/31

展開型

エネルギー変換場

竹口竜弥

2007/4/1

2014/3/31

展開型

バイオ変換

福岡淳

2007/4/1

2010/3/31

展開型

バイオインターフェース

Shen YE

2007/4/1

2017/3/31

展開型

分子集積反応場原賢二

2009/4/1

2015/3/31

展開型

秩序構造反応場

山内美穂

2009/4/1

2011/12/31

展開型

機能複合型グリーン触媒

清水研一

2010/10/1

2015/3/31

展開型

プラズモン光触媒反応

Ewa KOWALSKA

2013/2/1

展開型

バイオポリマー小山靖人

2013/10/1

2016/3/31

展開型

界面シミュレーション

中山哲

2014/8/1

2019/3/31

展開型

酸塩基触媒

中島清隆

2015/8/1

2021/3/31

展開型

機能性合金触媒古川森也

2016/11/1

展開型

遷移金属誘起高分子合成/変換

Zhiyi SONG

2018/1/15

展開型

ナノ界面反応場研究クラスター

飯田健二

2020/2/1

年報2021・研究室編●

触媒研究基盤開発クラスター/ Research
Cluster for Sustainable Catalyst■2021年度の構成員〈リーダー/教授〉長谷川淳也・〈教授〉朝倉清髙/福岡淳/清水研一/大谷文章/浦口大輔/中野環/西田まゆみ■研究課題
1．サステナブル触媒事業推進
持続可能な社会に向けた技術革新を可能とする新しいエネルギー・資源・物質変換の触媒化学・技術研究の推進を目的に各種活動を支援した．キャタリストインフォマ
ティクス事業をサポートした．

3．触媒データベース事業
触媒に関係する膨大な科学技術情報の体系化を目的に，web上に触媒データベース（触媒物質，XAFS）を構築し運営している．データ収集，運用が進み，今年度末には，触媒物質のデータベースが1100件，XAFS databaseが230件に到達した．
4．触媒研究支援・人材育成事業
触媒高等実践研修プログラムを企画，実施した（センターのHPにて常時開設）．
2021年度のトピック： キャタリストインフォマティクス
シンポジウムをオンライン開催した．

2．触媒高度解析事業推進
理論・シミュレーション分野の基盤整備を行っている.
具体的には，gaussianとvaspを実行できる計算環境を研究
所内に提供している．今後もユーザーIDは随時発行する.

年報2021・研究室編●

53

規整表面ナノ構造研究クラスター/
Research Cluster of Well-defined Surface
Nanostructure■2021年度の構成員〈リーダー/准教授〉髙草木達・〈教授〉清水研一・〈客員教員/慶應義塾大学〉近藤寛・〈学内研究協力教員/地球環境科学研究院教授〉八木一三・〈学外研究協力教員/名古屋大学〉山田泰之・〈学外研究協力教員/理化学研究所〉瀧川
一学・〈学外研究協力教員/東京大学〉佃達哉・〈学外研究協力教員/東京工科大学〉原賢二・〈学外研究協力教員/物質・材料研究機構〉魚崎浩平/増田卓也・〈学外研究協力教員/国際基督教大学〉Wang Jae CHUN・〈学外研究協力教員/お茶の水女子大学〉近藤敏啓■2021年度のうごき
上記 12 名が本クラスターに参画した．

■研究課題
本クラスターの目標は，酸化物単結晶表面を金属ナノク
ラスターや機能性分子で修飾することで精密に構造制御された物質変換反応場を創成し，反応機構の解明と新しい触媒作用の創出を行うことである．また，こうした規整された表面を原子レベルでその場/オペランド解析するための新しい装置や手法の開発も行う．具体的には，これまで
超高真空下での静的な構造観察に限られていた種々の表面科学計測手法を高度化し，気相ガス存在下高温で，実際に反応が進行している状況下での表面分析を可能とする．
粉体触媒では困難な動作中触媒活性点の精密構造解析と厳密な構造-活性相関に関する情報の取得を実現する．
1．偏光全反射蛍光XAFS法による酸化物上金属種の三次元
構造決定
固体表面に高分散した触媒活性点の構造（原子配列）を調べることは容易ではない．近年STM/AFMにより固体表面の原子像を直接観察できるようになったが，STM/AFMの分解能では，より微細な結合情報や三次元構造情報を得ることは難しい．一方，XAFS法は，X線吸収原子周辺の結合及び構造情報を与えるが，基板表面に応用するには，感度が不十分である．我々は，超高真空下で試料調製・測定が可能な偏光全反射蛍光XAFS法を開発し（Fig.1），全反射法と蛍光法によって高感度化するとともに，偏光依存測定を行うことで，担持金属種の三次元構造決定を可能にし放射光

2021年度のトピック： 担持金属触媒では金属クラスターの構造や形状の制御が重要である．通常，酸化物単結晶表面に金属を導入した場合，金属原子は表面を容易に拡散するため，1 nm以下の構造や形状を制御した微小ナノ構造体を得ることは難しい．そこで酸化物単結晶表面をあらかじ
め機能性分子で修飾し，その後金属を導入し，吸着分子との相互作用による構造制御を試みている（Fig.2）．このとき溶液プロセスを用いると，超高真空下などに比べ原子レベルで平坦なTiO2単結晶表面が容易に得られ，また蒸気圧の制限を受けずに多種類の分子を選択できるメリットがある．我々はすでに，TiO2(110)表面をメルカプト安息香酸(o-mercaptobenzoic acid，o-MBA)で修飾し，Cu，Au，Niを真空蒸着すると,金属-硫黄及び金属-酸素（TiO2 の格子酸素）結合の形成により単原子状に分散化できることを見出し,その三次元構造を偏光全反射蛍光XAFS法により決定
している.

Fig.2 TiO2(110)表面上での機能性分子を用いた金属種の構
造・形状制御.

本年度は他の機能性有機分子を用いた場合の金属の挙動を調べた．具体的にはアントラニル酸（anthranilic acid，AA）を修飾分子として用い，Cuを蒸着した場合の構造を調べた．このような異なる修飾分子での金属高分散化の試
みは，金属種の電子状態や局所構造を変調し，触媒反応特性を制御する上で重要と考える．Fig.3（黒線）はTiO2(110)
表面上に溶液からアントラニル酸（AA）を吸着後（溶媒はエタノール），Cuを真空蒸着したときの偏光全反射蛍光
EXAFSスペクトルである．カーブフィット解析した結果，
Cu-Cuは観察されず，Cu-N(またはO)が検出された．詳細な三次元構造を，FEFFを用いた理論シミュレーションにより検討した結果，Fig.4に示す構造モデルが最もよく実験ス
ペクトルを再現した（Fig.4の構造モデルからシミュレー
ションしたスペクトルがFig.3の赤線）．すなわち,修飾分子としてメルカプト安息香酸を用いた場合と同様に，Cuは凝集せず，アントラニル酸のNとTiO2のO（格子酸素）との結合形成によって，単原子状に構造安定化することがわかった．現在論文執筆中である．

19素子Ge半導体
検出器（SSD）による蛍光検出0.10

Si(111) モノクロメーター

X-ray

X-ray

E

E

0.05

χ(k)

I0 測定用イオンチャンバー

試料

全反射

0.10

E//[001]χ(k)pin-hole(φ=0.4 mm)

X-ray

た．本手法を用い，酸化物単結晶表面上の様々な金属単原子・ナノクラスターに対し，界面を含む三次元原子配列を決定し，金属/酸化物相互作用に関する基礎的知見と触媒特性との相関について議論してきた．

0.00

-0.05
-0.10

4

5

6

7

0.10

Fig.1 偏光全反射蛍光 XAFS 法の概略と試料回転による偏光依
存 XAFS 測定．偏光 EXAFS では X 線電場ベクトルに平行な結合情報（結合原子や距離，配位数）を選択的に抽出し，単結晶
表面上に分散した金属種の立体構造を決定できる．

χ(k)

E⊥表面

8

9

E//[110]

0.00

5

6

7

4

5

6

7

8

9

Fig.3 Cu/AA/TiO2(110) の 偏 光
全反射EXAFSスペクトル．黒線は実験スペクトルで赤線はFig. 4の構造モデルを用いたシ
ミュレーション．

-0.05
4

-0.10

k / 10 nm-1

0.05

-0.10

0.00

-0.05

k / 10 nm-1
E//表面E//[110]

0.05

8

9

k / 10 nm-1

54

年報2021・研究室編●

Fig.4 Cu/AA/TiO2(110)の3次元構造モデル．

2．触媒動作中の活性点三次元構造決定を可能とするオペ
ランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発
1 で述べた偏光全反射蛍光 XAFS 法は超高真空下において担持金属種の価数（XANES）や三次元構造（EXAFS）を決定することができる．しかし，高温かつ気相ガス存在下で触媒反応が実際に進行している条件下（オペランド）
では，こうした金属種の価数や三次元構造は，超高真空下とは大きく異なると考えられ，触媒反応の真の理解には，本手法のオペランド化が不可欠である．
2021年度のトピック： Fig.5は，2018年に開発を開始し，継続的に改良を行っているオペランド偏光全反射蛍光XAFS測定装置の概略図と実際の装置の写真である．装置（小型真空槽）は，偏光全反射蛍光XAFS測定用セルとして機能すると同時に，触媒反応検出のためのバッチ式反応器としても機能する．槽内の有効内容積を可能な限り小さく設計し（216 cm3）
，四重極質量分析計による内部ガス分(a)

析機構を装備することで，単結晶基板試料（15×15×0.5mm3）の極めて低い比表面積（実触媒である粉末試料の10万分の1）においても，触媒反応検出が可能となっている．
すなわち，触媒反応の進行状況を確認しながら偏光全反射
蛍光XAFS測定が可能である．また，試料（試料ホルダー）
は，大気に晒すことなく，別の試料調製・分析用超高真空チャンバーとの間を移送でき，試料の前処理（Ar+スパッタリング，高温アニーリング，金属蒸着など）やX線光電
子分光（XPS）
・低速電子回折（LEED）測定による評価が可能となっている．
本年度は，Pt/Al2O3(0001)触媒表面上での CO 酸化反応に関して，CO 酸化活性と Pt 活性点三次元構造の同時決定に成功し，オペランド偏光全反射蛍光 XAFS 法が，触媒活性点の三次元構造-活性相関という新しい情報を取得できることを示した(論文(1)．cover に採択)．類似の情報が得られる手法は現在存在せず，今後，本手法は触媒反応の機構解明や更なる高活性化の指針を得るための有力な手法となると期待される．

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
触媒科学研究所清水教授・鳥屋尾助教，理化学研究所瀧川研究員，福岡工業大学蒲池教授「理論計算と機械学習による触媒特性因子の予測」(論文(2))/名古屋大学山田准教授「ポルフィリン・フタロシアニンからなる超分子集
合体のアルカン活性化触媒への応用」/触媒科学研究所古川准教授，工学研究院佐々木教授，東京工業大学野崎教授，産業技術総合研究所金研究グループ長「プラズマ触媒反応の機構解明」/触媒科学研究所清水教授・長谷川教
授・高助教，東京大学生産技術研究所福谷教授，東京電機大学小倉准教授，電気通信大学三輪特任准教授「担持金属触媒における中間体吸着種の動的挙動と活性・選択性との相関に関する研究」■2021年度の研究業績(b)Fig.5(a) オペランド偏光全反射蛍光 XAFS 測定装置の概略図．
反応ガス導入用ライン及び生成ガス検出用ライン（四重極質量分析計に接続）を備えた小型真空槽をゴニオメーター上に設置
し，試料移動（x, y, z）と回転（𝝓𝝓）により全反射条件の最適化と蛍光 XAFS 測定を行う．偏光依存測定は試料を 90 度回転（𝝍𝝍）
して行う． (b) 実際に小型真空槽を，ビームライン定盤に設置したゴニオメーター上に固定したときの写真（KEK IMSS-PF
BL9A）．

年報2021・研究室編●

原著論文（*：審査つき）(1) Lu, B.; Kido, D.; Xu, H.; Chun, W. -J.; Asakura, K.;
Takakusagi, S. Development of Operando PolarizationDependent Total Reflection Fluorescence X-ray Absorption
Fine Structure Technique for Three-Dimensional Structure
Determination of Active Metal Species on a Model Catalyst
Surface under Working Conditions. J. Phys. Chem. C 2021,
125, 12424-12432.*(2) Mine, S.; Takao, M.; Yamaguchi, T.; Toyao, T.; Maeno, Z.;
Hakim, S. S. M. A.; Takakusagi, S.; Shimizu, K.; Takigwa, I.
Analysis of Updated Literature Data up to 2019 on the
Oxidative Coupling of Methane Using an Extrapolative
Machine ‐ Learning Method to Identify Novel Catalysts.
ChemCatChem 2021, 13, 3636-3655.*(3) Hu, B.; Bharate, B.; Jimenez, J. D.; Lauterbach, J.; Todoroki,N.; Wadayama, T.; Higashi, K.; Uruga, T.; Iwasawa, Y.;
Ariga-Miwa, H.; Takakusagi, S.; Asakura, K. Abnormal Metal
Bond Distances in PtAu Alloy Nanoparticles: In Situ BackIllumination XAFS Investigations of the Structure of PtAu
Nanoparticles on a Flat HOPG Substrate Prepared by Arc
Plasma Deposition. J. Phys. Chem. C 2022, 126, 1006-1016.*
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) Takakusagi, S.; Bang, L.; Xu, H.; Kido, D.; Asakura, K.:"Operando PTRF-XAFS technique for elucidating
relationship between 3D structure of active metal sites andcatalytic properties under woking conditions" The 2021
International Chemical Congress of Pacific Basin Scocieties(Pacifichem 2021), online (2021/12/18). ［Invited lecture］

55

(2) Bang, L.; Takakusagi, S.; Kido, D.; Xu, H.; Asakura, K.:"Operando PTRF-XAFS study of 3D structure
determination of active Pt species on an Al2O3 single-crystal
surface during CO oxidation" The 2021 International
Chemical Congress of Pacific Basin Scocieties (Pacifichem2021), online (2021/12/16).

56(3) Bang, L.; Takakusagi, S.; Kido, D.; Sato, Y.; Xu, H.;
Asakura, K.: "3D structure determination of active Ptclusters on an α-Al2O3(0001) surface during CO oxidation
by operando PTRF-XAFS technique " 18th International
Conference on X-ray Absorption Fine Structure(XAFS2021), online (2021/7/11).

年報2021・研究室編●

プラズモン光触媒反応研究クラスター/
Research Cluster for Plasmonic
Photocatalysis■2021年度の構成員〈リーダー/准教授〉Ewa KOWALSKA・〈准教授〉髙草木
達・〈客員教員/芝浦工業大学〉Izabela RZEZNICKA〈学外
研究協力教員/京都大学〉阿部竜・〈学外研究協力教員/The
West Pomeranian University of Technology（ポーランド）〉
Agata MARKOWSKA-SZCZUPAK〈学外研究協力教員/パリ大学（フランス）〉Hynd REMITA/Christophe COLBEAUJUSTIN〈学外研究協力教員/スウィンバーン大学（オーストラリア）〉Saulius JUODKAZIS〈学外研究協力教員/グダ
ンスク大学（ポーランド）〉Adriana ZALESKA-MEDYNSKA〈学外研究協力教員/ウルム大学（ドイツ）〉Sven RAU〈学外研究協力教員/Poznan University of Technology（ポーランド ） 〉 Marcin JANCZAREK 〈 学 外 研 究 協 力 教 員 /Hubei
University of Technology（中国）〉Zhishun WEI 〈学外研究協力教員/ Xiangtan University （中国）〉Shuaizhi ZHENG■2021年度のうごき
コロナ禍により，すべての訪問予定はキャンセルされ，電子メールあるいはオンラインアプリケーションにより
ディスカッションを行った．

面体形状（DAP）アナタース酸化チタン，チタニアナノワ
イヤー，チタニア中空粒子およびプラズモニックコアシェ
ル粒子（Fe3O4@SiO2@TiO2）の光触媒活性におよぼす形状の影響を検討し，形状が光触媒活性の制御する鍵であることを明らかにした．さらに，サブミクロンサイズのチタニ
ア中空粒子および磁気的に分離回収が可能なコアシェル
粒子の調製に成功した《論文1-4,6/総説・解説3-4,6/講演
2,6》．（4）酸化銀(I)あるいは酸化銅(I/II)－酸化チタン(IV)系ヘテロ接合型光触媒（Ag2O/TiO2，CuO/TiO2, Cu2O/TiO2）
が有機物分解および微生物の分解に高い活性を示すことを明らかにするとともに，酸化チタンと複合化することによって，とくにコア－シェル型構造にすることによってp型半導体粒子が安定化することを見出した．XPS解析により，紫外線照射下において光触媒活性が向上するのは，Z
スキーム機構によるが，逆に可視光照射下においてII型ヘテロ接合系が不活性であるのは，電荷キャリアである電子と正孔の再結合によることを提案した.《論文1/講演6》（5）.
その他の不均一系光触媒反応系について，（i）光触媒粒子の対称性，（ii）多相系の相乗効果，（iii）結晶欠陥の役割，（iv）光触媒反応系におけるグラフェンの役割，（v）粒子
形態依存性，および（vi）リサイクル/再利用のための磁気粒子の利用についても検討した《論文3,5/著書2/総説・解説
3-6/講演1-3》．

■研究課題
本研究クラスターでは，太陽光にふくまれる可視光の波
長領域において表面プラズモン共鳴吸収をもつ光機能性
ナノ粒子，すなわち，金，銀あるいは銅などの金属あるいは合金と広いバンドギャップをもつ半導体からなる光触媒の開発をめざしている．これらの光触媒をもちいる紫外あるいは可視光照射下での汚染物質分解の反応機構および局在表面プラズモン共鳴（LSPR）吸収により生じる電場による光触媒活性向上の効果を検討し，主要な反応条件
および光触媒活性と物理化学的特性の相関を明らかにする．また，酸化銀(I)あるいは酸化銅(I)－酸化チタン(IV)系
ヘテロ接合型光触媒を調製し，比較的安価な金属を用いる
光触媒について，その作用機構について検討した．さらに，他の可視光応答性光触媒について環境浄化とエネルギー
変換特性について検討を行う．
2021年度のトピック： （1）酸化チタン(IV)（チタニア）
粒子に貴金属類（銀，金あるいは銅, 白金）を担持させて可視光応答性を賦与するとともに紫外光照射下での活性を増大させたプラズモン光触媒を調製してその特性を評価した．貴金属ナノ粒子（NMNPs）のサイズを制御するために，（i）無酸素状態および（ii）酸素存在下の条件などのさまざまな条件下でNMNPsの光析出を行った.さらに，（i）
金ナノ粒子を析出させた大粒径のチタニア上に小粒径のチタニアを担持させたTiO2/Au/TiO2光触媒 (Fig. 1)，および，（ii）各ボイド部分に金粒子を配置させた逆オパール構造チタニアフォトニッククリスタル光触媒を調製し，その高い光触媒活性を実証した《論文2,4,6/著書1,3/解説1/講演
1-2, 4-5, 7》．
（2）暗条件および可視光照射下における光触媒粒子の抗微生物活性について数種のバクテリアおよびカビをもちいて検討した．チタニアの特性および微生物の構造によって活性が変化した．カビの成長抑制，二酸化炭素の生成およびカビの二次代謝産物であるマイコトキシンの生成抑制がプラズモン光触媒によって起こるのは，細胞膜の破壊と胞子の形成抑制によることを明らかにした《著書1,3/総説1/講演1-2, 5》．
（3）八面体形状（OAP），十年報2021・研究室編●

Fig. 1 Graphical abstract showing enhanced plasmonic
field (left) in TiO2/Au/TiO2 (STEM image, right)
photocatalyst (Paper 4).

■2021年度の研究業績
原著論文（すべて審査つき）(1) Wang, K.; Bielan, Z.; Endo-Kimura, M.; Janczarek, M.;
Zhang, D.; Kowalski, D.; Zielinska-Jurek, A.; MarkowskaSzczupak, A.; Ohtani, B.; Kowalska, E. On the mechanism ofphotocatalytic reactions on CuxO@TiO2 core-shell
photocatalyst. J. Mat. Chem. A, 2021, 9, 10135-10145 (backcover).
(2) Raja-Mogan, T.; Lehoux, A.; Takashima, M.; Kowalska, E.;
Ohtani, B. Slow photon-induced enhancement ofphotocatalytic activity of gold nanoparticle-incorporated
titania inverse opal. Chem. Lett. 2021, 50, 711-713.
(3) Janczarek, M.; Wei, Z.; Raja-Mogan, T.; Wang, L.; Wang,K.; Nitta, A.; Ohtani, B.; Kowalska, E. Does symmetry control
photocatalytic activity of titania-based photocatalysts?
Symmetry 2021, 13, 1682.
(4) Wang, K.; Yoshiiri, K.; Rosa, L.; Wei, Z.; Juodkazis, S.;
Ohtani, B.; Kowalska, E. TiO2/Au/TiO2 plasmonic
photocatalyst with enhanced photocatalytic activity andstability under visible-light irradiation. Catal. Today (inpress).
(5) Khedr, T.; El-Sheikh, S.; Kowalska, E.; Abdeldayem, H. The
synergistic effect of anatase and brookite for photocatalytic
generation of hydrogen and diclofenac degradation. J.
Environ. Chem. Eng. 2021, 9, 106566.
(6) Li, Z.; Wang, K.; Zhang, J.; Chang, J.; Kowalska, E.; Wei,
Z. Enhanced photocatalytic activity of hierarchical57

Bi2WO6 microballsbymodification
with
noble
metals. Catalysts, 2022, 12, 130.
著書
(1) Endo-Kimura, M.; Zheng, S.; Raja-Mogan, T.; Wei, Z.;
Wang, K.; Kowalska, E. Plasmonic Nanoparticles for
Photocatalysis. In: Material Sciences in Photocatalysis.
Elsevier, August 2021, Chapter 27, 421-446.
(2) Janczarek, M.; Endo-Kimura, M.; Raja-Mogan, T.;
Kowalska, E. The Role of Oxygen Vacancy and Other Defects
for Activity Enhancement. In: Green Photocatalytic
Semiconductors - Recent Achievements and Applications in
Photocatalytic Water Splitting and Degradation of
Pollutants. Springer Nature AG 2022, Chapter 12, 337-355.
(3) Kowalska, E.; Yoshiiri, K.; Endo-Kimura, M.; Mogan, T. R.;
Paszkiewicz, O.; Wei, Z.; Wang, K.; Janczarek, M;
Markowska-Szczupak, A. Plasmonic Nanomaterials for
Remediation of Water and Wastewater. In: Nanomaterials for
Water Treatment and Remediation. CRC Press Taylor andFrancis Group, December 2021, Chapter 8, 245-278.
総説・解説(1) Kowalska, E. Plasmonic photocatalysts. Catalysts, 2021, 11,410.
(2) Janczarek, M.; Kowalska, E. Computer simulations ofphotocatalytic reactors, Catalysts 2021, 11(2), 198.
(3) Janczarek, M.; Endo-Kimura, M.; Wei, Z.; Bielan, Z.; RajaMogan, T.; Khedr, T.; Wang, K.; Markowska-Szczupak, A.;
Kowalska, E. Novel structures and applications of graphenebased semiconductor photocatalysts: Faceted particles,
photonic crystals, antimicrobial and magnetic properties,
Applied Sciences 2021, 11, 1982
(4) Wei, Z.; Raja-Mogan, T.; Wang, K.; Janczarek, M.;
Kowalska, E. Morphology-governed performance of multidimensional photocatalysts for hydrogen generation. Energies,
2021, 14(21), 7223.

58(5) Janczarek, M.; Kowalska, E. Defective dopant-free TiO2 as
an efficient visible light−active photocatalyst. Catalysts
2021, 11, 978.
(6) Bielan, Z.; Dudziak, S.; Kubiak, A.; Kowalska, E.
Application of spinel and hexagonal ferrites in heterogeneous
photocatalysis. Applied Sciences, 2021, 11, 10160
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) Kowalska, E.: “Heterogeneous photocatalysis forenvironmental applications” Global Course of Engineeringand Science, Saitama Institute of Technology Saitama (online), Japan (2021/1/22) [Invited Talk](2) Kowalska, E.: “The morphology-governed activity ofplasmonic photocatalysts” International Join Symposium“Challenge to Develop Innovative Photocatalysts” Sapporo(on-line), Japan (2021/1/26) [Invited Talk](3) Kowalska, E.: “Morphology design in heterogeneous
photocatalysis: Symmetry vs asymmetry” 4th IRCCS
International Symposium: "Multidimensional control overmaterial structure and function"; with a Thematic Session,"Asymmetry in materials and properties” Nagoya (on-line),
Japan (2021/03/15) [Invited Talk](4) Ohtani, B.; Raja-Mogan, T.; Lehoux, A.; Takashima, M.;
Kowalska, E.: "Titania Inverse-opal Photonic Crystals
Incorporating Gold Nanoparticles in Void Spaces for
Photoabsorption Enhancement" 239th ECS Meeting with 18th
International Meeting on Chemical Sensors (IMCS 2021)(2021/05/30-06/03 [2021/06/03]) [Invited Talk](5) Kowalska, E.: “Plasmonic photocatalysts for environmental
applications” 3rd International Workshop Advances on
Photocatalysis including Environmental and Energy
Applications (AdvPhotoCat-EE 2021) Greece (on-line)(2021/06/28-2021/06/29 [2021/06/28]) [Invited Talk]

年報2021・研究室編●

酸塩基触媒研究クラスター/ Research
Cluster for Acid-Base Catalysis■2021年度の構成員〈リーダー/准教授〉中島清隆・〈教授〉長谷川淳也・〈学内研究協力教員/地球環境科学研究院〉神谷裕一・〈学外研究協力教員/千葉大学〉一國伸之・〈学外研究協力教員/東京工業大学〉横井俊之・〈学外研究協力教員/横浜国立大学〉本倉健・〈学外研究協力教員/東北大学〉加藤英樹・〈学外研究協力教員/アイントホーフェン工科大学(オランダ)〉
Emiel J.M. HENSEN〈学外研究協力教員/トリノ工科大学（イタリア）〉Barbara ONIDA■2021年度のうごき
8 名の共同研究者（北海道大学の長谷川淳也教授，神谷裕一教授，千葉大学の一國伸之教授，東北大学の加藤英樹
教授，東京工業大学の横井俊之准教授，横浜国立大学の本倉健教授，アイントホーフェン工科大学の Emiel J.M.
Hensen 教授，トリノ工科大学の Barbara Onida 准教授）と精力的に共同研究を推進した．さらに，ポリエステル原料となるバイオマス由来糖類からのフラン類合成に関して
科学技術振興機構・未来社会創造事業にて支援を受けている（課題名：液相反応分離プロセスによるフラン誘導体の高効率合成，2019 年 11 月～）．2020 年 11 月からは科学研究費補助金・学術変革領域研究(A)にて新たに採択された「超秩序構造が創造する物性科学」に分担研究者として参画し，分野横断的な共同研究を通して物質内に含まれる超秩序構造の観測・理解・制御を基盤として触媒科学における新たな材料・反応の開拓を進めている．2021 年 4 月
より触媒科学研究所の教授に昇任することになったため，
本クラスターを 2022 年 3 月末日にて廃止することとした．

■研究課題
本研究クラスターでは，固体酸化物表面の酸塩基性質を活用し，再生可能資源を利用した基幹化学品の原料となる
有用中間体の環境低負荷な合成法の確立を目指している．
持続可能な資源循環型社会の構築を目指し，再生可能な“バイオマス資源”を炭素資源に利用した燃料および基幹化学品の開発が注目されている．空気中に存在する二酸
化炭素を利用した燃料・基幹化学品製造プロセスも有望なアプローチであるが，近未来における循環型炭素資源を利用した化学産業を稼働させるためには，バイオマス資源の利活用が必要不可欠である．これまでにバイオマス化学品
を用いて化石資源化学品の代替や新しい汎用材の創出が多数提案されているが，その大部分が汎用化・普及を想定できるレベルまで至っていない．その最大の理由は，汎用

Fig.1. セルロースから基幹化学品の原料への誘導経路

年報2021・研究室編●材の大規模生産に必要な“高い生産性”と“低環境低負荷”を併せ持つバイオマス変換プロセスが構築されていないことにある．エネルギー消費の大きな分離回収プロセスを必要とせず，繰り返し使用できる安定で高活性な固体触媒の利用は，これまでの化石資源を利用した“低コスト・低エネルギー・低環境負荷で持続可能なものづくり”という産業の理想像を実現するために大きな役割を果たし，数多くの基幹化学品製造（アンモニア製造や石油の精製・改質）の基盤技術となってきた．バイオマス変換プロセスにおいても固体触媒の利用が進められてきたが，バイオマス基質がもつ多量の含酸素官能基が引き起こす副反応を抑制す
る革新的なアイディアがなく，固体触媒プロセスの本来の特色である高い生産性と環境低負荷の工業プロセスの基礎学理が構築されていない．
そこで本研究クラスターでは，バイオマス由来の糖類から多様な基幹化学品原料となるフラン類の合成を目指し，
その環境低負荷変換プロセスを構築するために必須となる固体触媒反応プロセスの開発に取り組んでいる（Fig. 1）．
主に酸塩基触媒の開発に主眼を置いた研究活動を進めているが，それに加えて副反応を抑制する手段としてのアセ
タール保護基の活用を進めている．新しい固体触媒の開発と基質の反応性制御を基盤とした触媒反応プロセスの設計により，従来型の単純な反応条件の最適化研究とは一線を画した研究を推進する．
1．金属酸化物触媒による糖類の変換反応
非晶質の酸化ニオブ（含水ニオブ酸）は水中で機能する
ルイス酸触媒であり，その脱水作用によってグルコースを水溶液内で多様な基幹化学品へ誘導するための鍵となる
5-ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）へと変換することができる．一方，低結晶性の酸化チタンは水中で機能するルイス酸塩基サイトをもち，その協奏的脱水作用によってグルコースから HMF を生成することができる．ニオブやチタンをベースとした新しい糖変換用固体触媒の創生する手法として，①複合酸化物への拡張による酸性質および塩基性質の制御，②結晶化度の変化による酸密度・酸強度の制御，が重要となる．
(1)水溶性金属錯体を利用した液相沈殿法またはアモル
ファス金属錯体法による複合酸化物触媒の合成
塩基性酸化物となる金属種を第二成分としたニオブおよびチタン系複合酸化物では，ニオブまたはチタンに由来するブレンステッド酸やルイス酸，および第二成分の酸化物成分に由来する塩基性質の発現などが期待できる．
例えば，酸性酸化物である酸化ニオブは触媒活性サイトとして機能するようなルイス塩基サイトをもたないが，塩
基性酸化物である Y2O3 や BaO を含むニオブ系複合酸化物
ではニオブおよび第二金属成分に由来するルイス酸およびルイス塩基の形成が期待される．よってニオブ系複合酸
化物では酸化チタンのような協奏的脱水作用が作動し，グルコースを HMF へと変換できると考えられる．このような組成の変化に伴うルイス酸塩基性質の制御法は，新しい
糖変換用固体酸塩基触媒の開発手法として興味深い．触媒として有効な表面積の大きな複合酸化物を合成するため，水溶性金属錯体を利用した液相沈殿法またはアモルファ
ス金属錯体法による検討を進めている．一例として，4 配
位ニオブ（NbO4）と 8 配位イットリウム（YO8）にて構成
される複合酸化物（YNbO4, Fig. 2）の合成法について示す．
ゾルゲル法で調製した非晶質の含水酸化ニオブ（Nb2O5·nH2O, 10 mmol)にアンモニア水溶液1.5 mLと過酸化水素水溶液9 mLを加えて0 ºCで静置し，含水ニオブ酸を完全に溶解させた．その後，溶液に更にアンモニア水溶液

59

3 mLを加えて0 ºCで2-3時間程度，溶液を熟成させて結晶状の過酸化物錯体（(NH4)3[Nb(O2)4]）を生成させた．回収したニオブ過酸化物錯体が溶解した水溶液（150 mL）に対して，等量のY(NO3)3が溶解した水溶液をゆっくりと滴下し，室温で3時間攪拌すると溶液内に白色沈殿が生成した．
遠心分離で沈殿を回収し，空気中で焼成することによって
YNbO4が得られた．

認したところ，バルク触媒の粒子径が3-15 μmであるのに対し，担持触媒の粒子径は0.1-0.5 μmであった（Fig. 3）．複合酸化物の形成過程で担体と前駆体のあいだで反応しないことが重要な因子であり，それが不活性なα-Al2O3担体を利用した理由である．この手法に基づいて組成を拡張することに成功しており，例えばScNb2O6やCaNb2O6のバルク体および担持体を単一相で合成することができた（Fig.
4）．SrNb2O6は小さな一次粒子の凝集・焼結によって多孔体になっていた．二次粒子サイズは1～15 μmであり、粒子内にある細孔サイズは50～150 nmであった．SrNb2O6(10wt%)/α-Al2O3では，担体表面に不定形かつサイズの異なる
SrNb2O6微粒子が形成されていて，その粒子サイズは30～300 nmであった。CaNb2O6も多数の一次粒子が凝集・焼結
して二次粒子を形成しており，一次粒子サイズは50～100
nm，二次粒子サイズは500 nm～9 μmであった．CaNb2O6(10wt%)/α-Al2O3でもCaNb2O6微粒子が担体表面に形成されており，そのサイズは20～100 nmであった．

Fig. 2 正方晶YNbO4の構造図
400 ºC で焼成した試料はアモルファス酸化物であるが，ラマン分光分析により NbO4 ユニットによって骨格が形成されている．一方，700 ºC で焼成した試料は正方晶 YNbO4で構成された結晶性酸化物であり，その構成成分は同様に
4 配位ニオブ種である（Fig. 2）．これらの試料の特徴は，その大きな表面積にある．固相法に代表されるように，一般的には 2 種類の酸化物を混練して高温焼成することによって複合酸化物を合成するが，得られる高結晶性酸化物の表面積は非常に小さい．一方，液相沈殿法によって得られる前駆体は 2 種類の金属種（Y と Nb）が原子レベルで均一混合した状態であり，非晶質の状態から複合酸化物に特有の構造特性を有し，700 ºC 程度の比較的高温で結晶化した後でも 30-40 m2 g-1 程度の大きな表面積を保持している．
2021年度のトピック：昨年度に確立した，アモルファス金属錯体法により担持型BaNb2O6 触媒の調製法を他の組成のニオブ系複合酸化物に拡張した．乳酸ニオブ錯体が溶解した水溶液とアルカリ土類金属の炭酸塩を溶解させた乳酸水溶液を混合し，析出沈殿が起こらない条件下にてゲル化させた．得られたゲルを空気中で炭化および熱分解するとバリウムとアルカリ土類金属によって構成される酸化物前駆体が得られ，さらに700-900 ºC焼成することにより結晶化したバルク型MNb2O6触媒（M=Sr, Ca, Mg, Ba）を得た．前駆体水溶液にα-Al2O3担体を加えてゲル化を促進させ，その後の熱処理によって同様の結晶構造をもつ担持触媒を合成した．
バルク触媒の表面積は約20-30 m2 g-1であり，汎用的な固相法で合成される複合酸化物（< 1 m2 g-1）よりはるかに大きい．しかし結晶化に伴って酸化物骨格の密度が上昇する
ため，非晶質の酸化ニオブ（約170 m2 g-1）などに比べると顕著な差がある．微粒子化すると表面積が向上するため，一般的に活性サイト量の増加に寄与する．しかし，結晶性の複合酸化物微粒子を合成するためには煩雑な合成方法が必須となっていた．我々の合成アプローチでは，均質性の高い液相プロセスを汎用性の高い含浸法と組み合わせ，
単純な高温焼成によって複合酸化物の微粒子を担体表面へ形成することができる．SEM観察にて粒子径の変化を確

60

Fig. 3 斜方晶BaNb2O6の構造図

Fig. 4 SrNb2O6およびCaNb2O6のSEM写真(2) 複合酸化物触媒による糖変換反応
グルコースから誘導される幾つかの中間体の中で，HMFおよび乳酸は基幹化学品となるプラスチックの原料として利用できる．複合酸化物の酸塩基性質を制御することにより，グルコースを原料とした選択的触媒反応系の構築を目指している．耐圧ガラス容器に酸化物触媒 0.05 g，
2 wt%グルコース水溶液2.5 mL，生成物の抽出用有機溶媒として2-sec-butylphenol 7.5 mLを入れ，140 ºCのオイルバス
で加熱攪拌することにより，試料の触媒活性を評価した．

年報2021・研究室編●

400 ºC焼成試料では，グルコースが異性化してフルクトー
スが生成し，その後にC3成分の有機物（グリセルアルデヒ
ド，1,3-ジヒドロキシアセトン，ピルブアルデヒド，乳酸）とHMFが生成した（Fig.5）．
Hydrideshift
Hydride shift

O

OH
OH
OH
O
Dehydration

HO
HO

OH

ActiveonYNbO
YNbO
Activesites
sites on
4
4

Y

O

HMF

Retro-aldol
Retro-aldol
condensation

condensation

Lewisacidacid site
site
Lewis
Base
site
Base site
O

δ-

HMF

Fructose
Fructose

GlucoseGlucoseO

Dehydration

Dehydration
Dehydration
O

δ+

Nb

O
Triose sugars
sugarsTrioseHydrideHydride
shift
shift

H

Pyruvaldehyde
Pyruvaldehyde

O
HOOH
Lactic acid

Lactic acid

Fig. 5 固体酸塩基触媒によるグルコース変換反応
この反応は固体表面の水中機能ルイス酸によってグルコースからフルクトースが生成し，その後で2種類の反応が並行して起こっている．一つは逐次的な脱水反応によってHMFが生成する反応経路，もう一つは逆アルドール反応によって2種類のトリオースを経由してC3有機物が生成する反応経路である．前者はルイス酸のみでは反応が効率的に起こらないが，最近のDFT計算による検討ではルイス酸と塩基サイトの協奏的な触媒作用が効果的であることが分かっている．後者に関しては塩基サイトによる逆ア
ルドール反応によって誘発され，生成したトリオース（1,3ジヒドロキシアセトンとグリセルアルデヒド）がその後のヒドリド移動・脱水反応によってピルブアルデヒドおよび乳酸へと変換されている．低温焼成した試料はルイス酸塩
基の両機能を併せ持つ酸化物であり，グルコースから乳酸を水溶液内で合成することができる．これはルイス酸とルイス塩基が作用することによって異性化・逆アルドール反応が選択的に進行したことを示しており，グルコースはフルクトースおよび3炭糖を経由して乳酸へと変換された（Fig. 4）
．一方，700 ºC焼成試料では主にHMFが主生成物として生成し，その収率はリン酸を導入することによって向上した．HMFの生成速度を比較すると，YNbO4のほうが従来の酸化ニオブよりも高活性となった．これは高温焼成によって逆アルドール反応を引き起こす塩基性サイトが減少したことを示唆している．
2021年度のトピック： 3つのニオブ系複合酸化物の触媒活性を，キシロースの脱水反応にて評価した．いずれの触媒
も1Mのリン酸水溶液内で処理して触媒表面にリン酸を固定したところ，フルフラール選択率が大幅に向上することが分かった．例えば，バルク型BaNb2O6は45%のフルフラー
ル選択率を示したが，リン酸処理により選択率が60%まで上昇した．リン酸処理した担持型BaNb2O6触媒では担持量の増加と連動して転化率が向上し，かつ，70-80%の高いフルフラール選択率を示した．リン酸処理した担持型
BaNb2O6（10 wt%）触媒による長時間反応では，高転化率（92%）と高選択率（81%）が両立した．これは，触媒によるフルフラールの分解が抑制されていることを示唆している．さらにリン酸処理したバルク型BaNb2O6と担持型
BaNb2O6（10 wt%）触媒の初期活性は同程度であり，これは担持によって単位BaNb2O6 重量あたりの触媒活性が10倍程度も向上したことを示している．酸化ニオブなどの非晶質または低結晶性酸化物触媒も高活性を示すが，表面に析出したフミン質の除去過程で骨格が結晶化され，再利用過程において活性が大幅に低下した．一方，安定な結晶構造をもつ担持型BaNb2O6 触媒は焼成によって容易に再生

年報2021・研究室編●

可能な固体酸触媒となった．SrNb2O6およびCaNb2O6ともに同様の傾向を示し，担持により単位触媒量あたりの活性は向上した．この活性向上の効果は微粒子化によるルイス酸サイトの増加が寄与している．複合酸化物を基盤として担持やリン酸処理によって酸塩基性質を制御することが，糖変換反応に有効な固体触媒の開発に有用であることが分かった．
2. 担持金属触媒によるHMFアセタールの変換反応
リグノセルロースから誘導されるHMFは，フラン環を基盤とした様々な有用ポリマーの原料となることが知られている（Fig. 1）．その中でもフランジカルボン酸は石油由来のテレフタル酸を置き変える新たな植物由来ポリエ
ステルの原料として注目されている．植物由来のバイオエ
チレングリコールとフランジカルボン酸から合成される
PEFは，石油から作られるポリエチレンテレフタレート（PET）を上回る様々な優れた物性（ガス透過性や高い引張強度など）をもつ．そのため，BASFやDupontなど海外の大手化学メーカーもフランジカルボン酸の大規模合成を進めているが，現状では生産性の高いフランジカルボン
酸の大規模合成は達成されていない．その最大の要因は，HMFを高濃度条件下で効率よくフランジカルボン酸へ変換することができないことにある．そこで我々は副反応の原因となるHMFのホルミル基を1,3-プロパンジオールで保護し（Fig. 6(step 1)），その後に6員環アセタールを含む
HMF（以下ではPD-HMFと示す）を酸化することにより保護剤を回収しつつフランジカルボン酸を合成する手法を考案した（Fig. 6(step 2)）
．
HO

O

O
H

HO

O

O

O

OxidationO

Au/CeO2

HO

O

O
OH

Fig. 6 PD-HMFを利用したフランジカルボン酸合成
従来の合成法では，酸化セリウムに金のナノ粒子を固定した固体触媒（Au/CeO2）を利用することによって，希薄なHMF水溶液（0.5-2 wt%）からフランジカルボン酸を9099%の高い収率で合成できることが報告されている．そこ
で我々も，同様の反応系を利用した検討を開始した（Fig.
7 ）． 1wt%の HMF 水 溶 液 （ 5 mL ） に 50 mg の 固 体 触 媒（Au/CeO2，Au担持量：2.1 wt%），基質に対して2等量のNa2CO3を加え酸素加圧下（0.5 MPa）
，150 C，15時間の反応を実施した．反応後の生成物を高速液体クロマトグラフ
によって分析したところ，フランジカルボン酸の収率は91%となり，既報の結果を再現することができた．しかし，基質濃度を10 wt%へと上昇させ，同じ条件下にて反応を実施したところ，フランジカルボン酸の収率は28%となり，同時に固体状の析出物を含む多量の副生成物（47%）が生成した．一方，HMFの環状アセタール体であるPD-HMFを原料として同様の検討を実施したところ，基質水溶液の濃度を1 wt%，10 wt%，さらには20 wt%へと変化させても90%以上の高いフランジカルボン酸の収率が得られた．なお，保護剤の一部は反応中に酸化されるが，10 wt%PD-HMF水溶液の反応では約80%が回収することができた．
本研究の最大の特徴は，フランジカルボン酸の収率を維持したまま溶媒使用量の大幅な低下を達成することができたことである．大量の溶媒を必要とする既存の合成法（低濃度水溶液からの合成法）では，フランジカルボン酸を単離・回収するために莫大なエネルギー消費を伴う溶媒除去の工程が必要となるが，今回の開発された反応系では，反応効率（収率）を維持したまま濃度条件を10倍，20倍と増加させることが可能になったため，溶媒留去に要す

61

HO

HO

O

O

O

O

20 wt%

91%

10 wt%

94%

1 wt%

FDCA：95%OH

10 wt%

28%

HMF
1 wt%
（Conventional process）

0

Byproduct：47%
FDCA：91%

20

40
60
80
Product yield（%）

100

Fig. 7 セリア担持金触媒（Au/CeO2）による従来法および新規法によるフランジカルボン酸合成の比較
る投入エネルギーの大幅な削減効果がある．さらに，本反応系では副反応によって生成した固体の析出物の生成が起こらないため，フランジカルボン酸を定常的に効率よく長期間にわたって連続生産できる有効なプロセスを設計することができる．
2021年度のトピック：Au/CeO2によるPD-HMFの酸化プロ
セスの欠点は保護剤として利用した1,3-プロパンジオール（PDO）の回収率の低さ（約80%）にある．これは，FDCAの生成に伴って溶液中に遊離のPDOの一部が酸化分解す
ることに起因している．高いFDCA収率とPDO回収率を両立するため，アセタール部位を維持したままPD-HMFのヒ
ドロキシメチルをカルボン酸へと酸化し，そして脱保護に
より保護基を回収する多段階反応を構築している．触媒および反応条件を詳細に検討し，ヒドロキシアパタイト担持
Au触媒や窒素含有カーボン担持コバルト触媒が2つの酸化反応を選択的に進行させることを見出し，その反応効率
は塩基添加量を減少させても維持できる．この新しいプロセスにより，各ステップで10～20 wt%以上の高濃度基質水溶液を用いた反応系において，95%以上のPDO回収率と90%以上のFDCA収率を達成することができた．なお，ア
セタール保護を利用したPD-HMFからの反応開拓は順調に進んでおり，部分酸化および還元的アミノ化反応によってフラン系アミン類の合成も可能になりつつある．

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
アイントフォーフェン工科大学（オランダ）Emiel Hensen
教 授 「 Selective conversion of biobased feedstock throughprotective strategies (共同利用・共同研究)」/東北大学加藤英樹教授「グルコース転化のための固体酸触媒開発」/横浜
国立大学本倉健教授「粒子間水素移動における機構解明とアルカン C-H 活性化反応への応用」/大阪大学満留敬人准教授「高活性・安定性・耐久性を兼ね備える革 新的ナノ合金触媒の開発」/大阪大学山口渉助教「環境調和型脱酸素
反応系の開拓を目指 したハイブリッド金属ナノ結晶触媒の開発」/鳥取大学菅沼学史准教授「プロリン水素化における Pt 触媒への第二元素修飾効果」■2021年度の研究業績(2) Yamaguchi, S.; Fujita, S.; Nakajima, K.; Yamazoe, S.;
Yamasaki, J.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T. Support-boosted
Nickel Phosphide Nanoalloy Catalysis in the Selective
Hydrogenation of Maltose to Maltitol. ACS Sus. Chem. Eng.
2021, 9, 6347-6354.
(3) Sheng, M.; Yamaguchi, S.; Nakata, A.; Yamazoe, S.;
Nakajima, K.; Yamasaki, J.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T.
Hydrotalcite-Supported Cobalt Phosphide Nanorods as aHighly Active and Reusable Heterogeneous Catalyst for
Ammonia-Free Selective Hydrogenation of Nitriles to PrimaryAmines. ACS Sus. Chem. Eng. 2021, 9, 11238-11246.
(4) Ishikawa, H.; Yamaguchi, S.; Nakata, A.; Nakajima, K.;
Yamazoe, S.; Yamazaki, J.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T.
Phosphorus-Alloying as a Powerful Method for Designing
Highly Active and Durable Metal Nanoparticle Catalysts forthe Deoxygenation of Sulfoxides: Ligand and Ensemble
Effects of Phosphorus. JACS Au, 2022, 2, 419-427.
(5) Boonyakarn, T.; Wiesfeld, J. J.; Asakawa, M.; Chen, L.;
Fukuoka, A.; Hensen, E. J. M.; Nakajima, K. Effective
Oxidation of (5-Hydroxymethyl)furfural to 2,5-Diformylfuran
by an Acetal Protection Strategy. ChemSusChem, published
online (10.1002/cssc.202200059).
(6) Noro, S.; Zheng, X.; Wang, A.; Suzuki, K.; Kosasang, S.;
Horike, S.; Padovan, D.; Nakajima, K.; Sato, H.; Takahashi,K.; Nakamura, T. Mechanical Force Induced Formation ofExtrinsic Micropores in Coordination Polymers. Inorg. Chem.
2022, 61, 3379-3386.
(7) Coumans, F.; Overchenko, Z.; Wiesfeld, J. J.; Kosinov, N.;
Nakajima, K.; Hensen, E. J. M. Protection Strategies for theConversion of Biobased Furanics to Chemical Building
Blocks. ACS Sus. Chem. Eng. 2022, 10, 3116-3130.
(8) Kong, Y.; Ding, S.; Endo, K.; Nakajima, K.; Manaka, Y.;
Chun, W.-J.; Tomita, I.; Motokura, K. Mesoporous SilicaSupported Rhodium Complexes Alongside Organic
Functional Groups for Catalysing 1,4-Addition Reaction of
Arylboronic Acid in Water, Green Chem. 2022, 24, 3269-3276.
(9) Wiesfeld, J. J.; Asakawa, M.; Aoshima, T.; Fukuoka, A.;
Hensen, E. J. M.; Nakajima, K. A Catalytic Strategy for
Selective Production of 5-Formylfuran-2-carboxylic Acid andFuran-2,5-dicarboxylic Acid. ChemCatChem, published
online (10.1002/cctc.202200191).
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) 中島清隆：「超秩序構造体を活用した循環型炭素資源の利活用」，学術変革領域研究（A）「超秩序構造が創造
す る 物 性 科 学 」， 第 1 回 若 手 の 学 校 , オ ン ラ イ ン（2021/5/23）．[Invited](2) 中島清隆：「アセタール保護を基盤としたHMFからのバイオマスプラスチックの原料合成」，第128回触媒討論会, オンライン （2021/9/15）．[Invited](3) 中島清隆：「リン酸固定金属酸化物を利用した水溶液
内の糖変換反応」，触媒学会北海道支部室蘭講演会, オンライン （2021/10/19）．[Invited](4) Kiyotaka Nakajima: "An acetal protection strategy forchemocatalytic conversion of biomass-derived furanics tobuilding blocks of renewable polymers" 2021 NankaiInternational Symposium on Catalysis, Online (2021/10/23).
[Invited](5) Kiyotaka Nakajima: "Niobium-based Solid Catalysts for
Smart Biomass Conversion" Niobium Technology for Clean
Energy, Online (2021/11/9). [Invited]

原著論文（すべて審査つき）(1) Sheng, M.; Fujita, S.; Yamaguchi, S.; Yamasaki, J.;
Nakajima, K.; Yamazoe, S.; Mizugaki, T.; Mitsudome, T.
Single-Crystal Cobalt Phosphide Nanorods as a HighPerformance Catalyst for Reductive Amination of CarbonylCompounds. JACS Au, 2021, 1, 501-507.

62

年報2021・研究室編●

機能性合金触媒研究クラスター/ Research
Cluster for Functional Alloy Catalysts■2021年度の構成員〈リーダー/准教授〉古川森也・〈教授〉朝倉清髙/長谷川淳
也・〈学外研究協力教員/東京工業大学〉小松隆之・〈学外研
究協力教員/東北大学〉亀岡聡・〈学外研究協力教員/高知大学〉小河脩平・〈学外研究協力教員/シンガポール国立大学〉
Ning YAN■2021年度のうごき
2020年度に引き続き，上記7名が本クラスターに参画した．

Fig. 1. PtGa 上の活性 Pt サイト(Pt1, Pt3)と Pb+Ca による
二重修飾．

■研究課題
合金の触媒材料としての有用性は幅広く認知されている一方，その触媒設計における方法論および理論体系については，リガンド効果やアンサンブル効果といった古典的な概念に未だ留まっているのが現状である．優れた合金触媒を開発するためには，柔軟かつ自由度の高い触媒設計を基に，従来の枠組みに当てはまらない新奇な反応場の構築を展開することが重要である．この様な指針の下，本研究クラスターでは，金属間化合物の表面修飾による新規反応場の創出，擬二元系合金構造に基づく新規触媒設計，および含窒素化合物合成のための高効率合金触媒の設計の３点に着目し，触媒科学，金属学，表面科学，計算科学の視点から，多角的に研究を行っている．
2021年度のトピック：(1) PtGa-Pb-Caを用いた超高耐久プロパン脱水素触媒の開発《論文3》．
近年安価なシェールガス由来のエタンに由来するエチ
レンの製造が増大しており，相対的にプロピレンの生産が不足している．そのためプロパン脱水素によるプロピレンの製造が注目を増している．プロパン脱水素は吸熱反応であり，高転化率を得るには 600°C 以上の高い反応温度が必要であるため，副反応である炭素析出による触媒劣化が著しく，安定的なプロピレンの供給には定期的な触媒の再生処理が不可欠であった．本研究ではユニークな性質と構造を有する PtGa 金属間化合物に着目し，プロパン脱水素に高い耐久性を示す触媒の開発を目指した．PtGa は熱安定性が高く，高温でも構造が変化しないという利点を持つ．
またそれだけでなく，3 つの Pt 原子からなる「Pt3 サイト」と，1 つの Pt 原子が複数の Ga 原子に囲まれ孤立した「Pt1サイト」，という 2 種類の触媒活性点が表面に存在するという特徴がある．我々は触媒表面を Pb で修飾することによりこの Pt3 のみを選択的に被覆し Pt サイトのみが機能するように調整することで，劇的に安定性を向上できることを昨年度に明らかにしていた（Fig. 1）．今年度においてはさらに本触媒に Ca を添加することで，Pt1 サイトの電子密度を向上させ，プロピレンの脱離促進により更なる選
択性と耐久性の向上を目指した（Fig. 1）．その結果 PtGa–
Pb-Ca/SiO2 触媒は 600°C において PtGa–Pb/SiO2 や PtGa–
Ca/SiO2 に比べ高い耐久性を示し（Fig. 2），最適条件下では 1 ヶ月間安定的に機能するという驚異的な耐久性を示した．

年報2021・研究室編●

Fig. 2. 600°C でのプロパン脱水素における各触媒の(a)耐久性および(b)コーク堆積料．PtGa-Pb-Ca/SiO2 触媒の長時
間耐久性．
(2) CO2を酸化剤に利用したプロパン酸化脱水素への展開《論文1》
プロパン脱水素における炭素析出を防ぐ手法として，
CO2を酸化剤とした酸化脱水素により析出した炭素を酸化的に除去することが可能になる．また本反応はCO2の有効利用としても重要であり，工業反応をカーボンニュート
ラル化できるという点でも近年非常に注目を集めている．
しかしながら実用レベルで有効な触媒が開発されておらず，基礎研究の域を脱していなかった．本研究では，プロ
パン脱水素，CO2還元，副反応抑制にそれぞれPt，Co，Inが有効であることを見出し，これらを合金化させたPt-CoInナノ合金が本反応に有効であることを見出した．さらに触媒担体としてコークの酸化除去を促進するCeO2を用いることで，触媒の耐久性が飛躍的に向上することも見出し
た（Fig. 3）．開発したPt-Co-In/CeO2触媒は550℃でのCO2によるプロパン酸化脱水素において，活性，選択性，耐久性，CO2利用効率の全てにおいて，世界最高性能を示す極めて優れた触媒であることが分かった．

63

Fig. 3. 開発触媒の構造と反応の概要.

■2021年度の研究業績
原著論文（すべて審査つき）(1) Xing, F.; Nakaya, Y.; Yasumura, S.; Shimizu, K.; Furukawa,
S. Ternary platinum–cobalt–indium nanoalloy on ceria as ahighly efficient catalyst for the oxidative dehydrogenation of
propane using CO2. Nature Catalysis, 2022, 5, 55-65.
(2) Lee, K.; Anjum, U.; Araújo, T. P.; Mondelli, C.; He, Q.;
Furukawa, S.; Pérez-Ramírez, J.; Kozlov, S. M.; Yan, N.
Atomic Pd-promoted ZnZrOx solid solution catalyst for CO2hydrogenation to methanol. Applied Catalysis B:
Environmental, 2022, 304, 120994.
(3) Nakaya, Y.; Xing, F.; Ham, H.; Shimizu, K.; Furukawa, S.
Doubly Decorated Platinum–Gallium Intermetallics as Stable
Catalysts for Propane Dehydrogenation. Angewandte ChemieInternational Edition, 2021, 60, 19715-19719.
(4) Zhang, J.; Ma, R.; Ham, H.; Shimizu, K.; Furukawa, S.
Electroassisted
PropaneDehydrogenation
at
Low
Temperatures: Far beyond the Equilibrium Limitation. JACS
Au, 2021, 1, 1688–1693.
(5) Simanulang, WF.; Ma, J.; Shimizu, K.; Furukawa, S. Silicadecorated Ni–Zn alloy as a highly active and selective catalyst
for acetylene semihydrogenation. Catalysis Science &Technology, 2021, 11, 4016-4020.

64(6) Kojima, T.; Nakaya, Y.; Ham, H.; Kameoka, S.; Furukawa,
S. Synthesis of Co2FeGe Heusler alloy nanoparticles andcatalysis for selective hydrogenation of propyne. RSC
Advances, 2021, 11, 18074–18079.
総説/解説/報告(1) Furukawa, S. Development of highly efficient catalysts fordeNOx and alkane dehydrogenation based on multimetallic
alloys. Journal of the Japan Petroleum Institute, 2022, 65, 1117.
(2) Nakaya, Y.; Furukawa, S. Tailoring Single-Atom Platinumfor Selective and Stable Catalysts in Propane Dehydrogenation.
ChemPlusChem, 2022, in press; doi: 10.1002/cplu.202100560.
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) 古川森也：「合金材料を基盤とした高効率NOx還元およびアルカン脱水素触媒の開発」，石油学会第63回年会，
オンライン開催，（2021/05/25）. [Invited](2) Furukawa, S.: “Design of multi-functional catalyst based onalloy materials” The 8th International Symposium of Institutefor Catalysis, on-line （2021/08/05）．[Invited](3) 古川森也：「多元合金反応場設計に基づく 高効率脱水
素触媒系の構築」，第128回触媒討論会，オンライン開催，（2021/09/16）. [Invited](4) Furukawa, S.: “Design of trimetallic alloy catalysts forhighly efficient alkane dehydrogenation” the 17th JapanTaiwan
Joint Symposium on
Catalysis, on-line（2021/12/03）．[Invited]受賞(1) 古川森也：「合金反応場設計に基づく高効率触媒系の開発に関する研究」, 文部科学省（2021/4/13）.《令和３年度文部科学大臣表彰若手科学者賞》

年報2021・研究室編●

遷移金属誘起高分子合成/変換研究クラス
ター/ Research Cluster of Transitionmetals-induced Synthesis andTransformation of Polymer■2021年度の構成員〈リーダー/准教授〉宋志毅・〈学外研究協力教員/徳島大学〉小笠原正道・〈学外研究協力教員/近畿大学〉今井喜胤・〈学外研究協力教員/Renmin University of China〉Zhiping LI■2021年度のうごき
構成員の異動無し.

■研究課題
本クラスターは主鎖共役型高分子の合成研究を基軸として，グラフェンナノリボン材料を含む新規機能性ナノカーボン物質の開発を行う．
グラフェン，フラーレン，カーボンナノチューブ等の精密制御構造を有するナノカーボンは多岐に渡る産業分野に革新的な影響を与え得る物質である．これらの多くが年報2021・研究室編●

CCVD等に調製されるのに対し，本クラスターでは，ナノカーボン物質の新規な調製法として，制御構造を有する高分子を前駆体として利用する有機化学的な新手法を開発する．本年度は，前駆体高分子の候補としてポリ(ナフタレン-1,4-ジイル)を1,4-ジブロモナフタレンをKumadaカップリング重合により合成し，溶液中および薄膜状態での酸化によるグラフェン化について検討した．薄膜状態においては酸化反応により生じるグラフェン成分と前駆体ポリマーの相溶性が低く不均一化することが判明し，この点の改善を試みている．加えて，前駆体高分子の立体構造と酸化効率の関係について調べるために前駆体高分子の光学活性体を合成した．

■2021年度の研究業績
原著論文（すべて審査つき）(1) Zhang, Z.; Harada, T.; Pietropaolo, A.; Wang, Y.; Wang, Y.;
Hu, X.; He, X.; Chen, H.; Song, Z.; Bando, M.; et al. Bluecircularly polarized luminescent amorphous molecules withsingle-handed propeller chirality induced by circularly
polarized light irradiation. Chem. Commun. 2021, 57 (14),1794-1797.

65

ナノ界面反応場研究クラスター/ Research
Cluster for Nano-Interface Reaction Field■2021年度の構成員〈リーダー/准教授〉飯田健二・〈准教授〉古川森也・〈学外
研究協力教員/筑波大学〉矢花一浩・〈学外研究協力教員/京都大学〉寺西利治・〈学外研究協力教員/東京理科大学〉根
岸雄一・〈学外研究協力教員/豊橋技科大〉八井崇・〈学外研
究協力教員/分子科学研究所〉江原正博・〈学外研究協力教員/アルバータ大学〉Andriy KOVALENKO■2021年度のうごき
上記8名が本クラスターに参画して，共同研究を精力的に推進した．

■研究課題
原子間結合から界面までの様々なサイズスケールの幾何的特性を利用して触媒能を制御するための指針を構築
する．そして，ナノ粒子/担体や固体/液体といった界面によって反応性が支配される光触媒や電極触媒を開発する．
そのために，固液界面や担持ナノ粒子の外場応答を扱うことができる理論計算手法を構築し，その手法を用いて触媒反応のメカニズムを明らかにする．計算から得られた知見に基づき，実験グループとの共同研究を通して触媒の設計を進める．
1．プラズモニック合金ナノ粒子を用いた触媒の開発
局在表面プラズモン共鳴(LSPR)吸収を示す金属ナノ粒子の研究が盛んに行われており，光触媒への応用が試みられている．しかし，比較的低エネルギーの赤外～可視の光
でLSPRが発現する材料となると，周期表11族の単金属（Cu，Ag，Au）のみが使われてきた．そうしたなかで，京都大学の寺西研究室によって，B2（塩化セシウム）型合
金ナノ粒子が可視域にLSPR吸収を示すことが明らかになりつつある．このナノ材料はPdとInを1:1の組成比で有しており，組成比や原子種を改変することでLSPR吸収波長を制御できると期待される．我々は，合金ナノ粒子のLSPR特性を制御して光触媒へと応用することを目指して，第一原理計算研究を進めてきた．これまでに，PdInの比較的疎な構造がLSPRの発現において重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた．
2021年度のトピック： 対象としたのは，Fig. 1に示したC1型構造を持つPtIn2のナノ粒子である．PdInと同じく比較
的疎な結晶構造を有している．この結晶構造から直径約3nmのPt249In432を切り出した．比較のために，同程度の大きさのAu561の計算も行った．計算には超並列第一原理計算

Fig. 1. Crystal structure of a Pt249In432 nanoparticle
employed in this study. Purple and gray coloredatoms are In and Pt, respectively.

プログラムSALMONを用いた．それによって，数nm程度のサイズの粒子の光電子物性を原子・電子のレベルで明らかにすることが可能となる．

66

光吸収スペクトルを計算したところ，Pt249In432は2.8 eV
付近にAu561のLSPRと類似のピークが存在していた．そこでPt249In432について，2.8 eVの光によって誘起される電子ダイナミクスを解析した．その結果，電子の集団振動が励起されることが見いだされた．これよりPt249In432でも可視光でLSPRが励起されることが明らかになった．この結果は論文として投稿中である．
2．溶液内における金属ナノ粒子を用いた光化学反応
貴金属ナノ粒子を用いることで低エネルギーの光で水分解やCO2分解を行うことが可能であることから，太陽光を利用した光触媒の開発にむけて盛んに研究が行われている．我々はこれまで，金クラスターと金属酸化物からなる複合系にRe(bpy-COOH)錯体を担持することで，可視光を用いたCO2分解の効率を向上することに成功している．
光触媒作用における貴金属ナノ粒子の役割について理解を深めるべく，光誘起電子移動の機構について解析を進め
てきた．
《総説1》
2021年度のトピック： Au147ナノクラスターにH2Oが吸着した系の電子構造並びに光励起の機構を解析した．その結果，H2Oの軌道エネルギーがAu147への吸着や水和によって
1 eVほど変化することが見いだされた．ついで光誘起電子
移動の機構を解析した．Fig. 2に示したのは，光励起によるキャリア密度の変化である．光励起に伴い水分子（緑）から金（黄色）へと電子が移動することが明らかになった．
さらに水和構造を解析したところ，吸着した水分子まわりの水素結合によって電子移動量が増加することが分かった．
《学会発表1,3,4》

Fig. 2. Distribution of photoexcited carrier for a
Au147/H2O complex in aqua after the laser field isapplied.

3．固液電気二重層界面の理論計算手法の開発
燃料電池などへの興味から，電極触媒の研究が盛んに行われている．しかし，不均一系触媒と電解質からなる複雑な系を理論計算手法で扱うことは容易ではなく，理論的研究はあまり進んでこなかった．我々は，不均一触媒を用いた電極反応の機構を明らかにするべく，量子力学と統計力
学の枠組みを融合した理論計算手法の開発を進めてきた．
2021年度のトピック： 電気二重層について，電極反応や蓄電池への興味から広く研究が行われてきた．近年では，
担持金属ナノ粒子などと電解質溶液からなる系の電気化学特性についての知見が求められている．しかし、そのよ
うな複雑な系の理論計算は容易ではない．そこで我々は，
3D-RISM-SCF 法 を 超 並 列 第 一 原 理 計 算 プ ロ グ ラ ム
SALMONに実装し，そして帯電した不均一系を扱うことが可能な方法へと拡張した．
開発した手法を用いて，正に帯電したPt13/Graphiteと1 MのKCl水溶液の界面での電気二重層の構造を解析した．
Fig. 3はCl−イオンの密度分布である．白金とグラファイトの境界に沿ってCl−イオンが分布している．電気二重層の年報2021・研究室編●

原子レベルの不均一性が帯電特性を決定づけることが明らかになった．この結果は，論文として投稿中である．
《学
会発表2》

Fig. 3. Density distribution of Cl− in a 1M
KCl aqueous solution near a Pt13/graphite
heterostructure.

■学内外の研究者との共同研究（2021年度）
北海道大学触媒科学研究所古川森也准教授「微小電流を利用する触媒反応の機構」/筑波大学計算科学研究セン
ター矢花一浩教授「ナノ構造体の光励起電子ダミクス」/京都大学化学研究所寺西利治教授・佐藤良太助教「プラズモニック合金ナノ粒子の創成」/豊橋技術科学大学八井崇教
授・東京理科大学根岸雄一教授「担持した金属錯体や金属ナノ粒子を用いた触媒の設計」/アルバータ大学Andriy
KOVALENKO教授「電極触媒反応の理論計算手法の開発」

年報2021・研究室編●■2021年度の研究業績
総説・解説(1) 飯田健二, ナノ物質からなる不均一系の外場応答機構,
Frontier, Journal of the Japan Society of Theoretical Chemistry,
2021, 3, 59-65.
招待/基調/依頼講演・国際会議(1) 飯田健二：「ナノ界面系の電圧や光に対する応答の理論的研究」，第 311 回化学コロキウム，東京都立大学南大沢キャンパス，東京都八王子市(2021/12/17). [依頼講演](2) 飯田健二：「不均一触媒の光や電圧に対する応答の理論計算研究」，触媒・電池戦略研究拠点第 18 回公開シンポジウム，オンライン開催(2021/11/15). [依頼講演](3) 飯田健二：「ナノ界面系の光や電圧に対する応答の理論的研究」，第 15 回分子科学討論会，オンライン開催(2021/09/18-21). [依頼講演](4) Iida, K.: "Theoretical calculations of heterogeneous
nanomaterials for designing photo and electrode catalysts" The
8th International Symposium of Institute for Catalysis: Novelapproaches for next generation catalysis (Online Conference)(2021/08/05). [Oral]67

報告・附属触媒連携研究センター
report: Catalysis Collaborative Research Center
光触媒知的財産活用ユニット/ Unit for
Exploitation of Intellectual Properties
Relating to Photocatalysis■2021年度の構成員〈ユニット長/客員教授/昭和電工〉黒田靖・〈教授〉大谷文章・〈准教授〉Ewa KOWALSKA・〈助教〉高島舞■2021年度の活動内容・研究成果
本ユニットにかかわる特許（特許出願）として登録されている「光音響分光方法および光音響分光装置」（特許6264183）および「金属酸化物の同定方法」（特許6541288）
について，ユニットで技術移転活動を行った結果，国内分析機器メーカにライセンス供与を前提とした装置開発の共同研究を，受入先を電子トラップ研究コンソーシアムとして，昨年度からひきつづいておこない，問題点などを洗い出した．
本ユニットの活動は2021年度をもって終了した．関連する2件の特許は，所有者である昭和電工株式会社と国立大学法人北海道大学から大谷文章に無償譲渡されることがきまっている．

産 学 官 連 携 触 媒 研 究 ユ ニ ッ ト / Unit for
Industry-Government-Academia
Collaborative Research on Catalysis■2021年度の構成員〈ユニット長/教授〉西田まゆみ・〈教授〉福岡淳/清水研一・〈客員教授/産業技術総合研究所〉佐藤一彦/富永健一/浅川
真澄/吉田勝/畑中雅隆・〈客員教授/株式会社ウェストコー
ナー〉隅田敏雄・〈学内研究協力教員/准教授〉高橋啓介・〈学外研究協力教員/理化学研究所〉瀧川一学

FREUND/Matthias SCHEFFLER・〈客員准教授/Fritz Haber
Institute of the Max Planck Society〉熊谷崇・〈教授〉朝倉清髙

■2021年度の活動内容・研究成果
本ユニットは，部局間学術交流協定を締結しているフ
リッツ・ハーバー研究所（以下，FHI）と学術交流を維持・発展させ，研究と教育に関する連携を強化することを目的として，平成 28 年 4 月 1 日に設置した．FHI より HansJoachim FREUND 博士と同じく Matthias SCHEFFLER 博士(Theory Department)を客員教授として，熊谷崇グループ
リーダー(Physical Chemistry Department)を客員准教授として招き，所内からは朝倉清髙教授，長谷川淳也教授が参画している．
本研究所触媒理論研究部門で学位を取得した宮崎玲博
士がScheffler博士の下で博士研究員として共同研究することになり，2021年3月より渡独した．これを機に，FHIとCardiff Catalysis Center（イギリス）が企画する共同研究プ
ロジェクトにも長谷川が参加することとなった．

■来年度活動計画
コロナ禍ではあるが引き続き共同研究を行っており，状況が改善すれば教員や学生の派遣を通して継続的に人材交流を行う予定である．また，同様に状況が改善すれば客員教員を招へいし大学院講義を開講したい．2021年度においても引き続き，情報発信型シンポジウム・オンラインを継続開催する予定である．

統合物質創製化学研究推進ユニット/ Unit
on Integrated Research Consortium on
Chemical Sciences■2021年度の構成員■2021年度の活動内容・研究成果〈ユニット長/教授〉中野環・〈教授〉朝倉清髙/長谷川淳也/福岡淳/清水研一/大谷文章/浦口大輔/西田まゆみ(1) 2020年度開催延期になっていた客員教授の畑中雅隆氏，隅田敏雄氏にファカルティ―ディベロップメントでの■2021年度の活動内容・研究成果

講演会を対面で開催した．
(2) 2020年度開催延期になっていた北大－理研－産総研－
NIMS連携第5回キャタリストインフォマティクスシンポ
ジウムをWeb開催した．

■来年度活動計画
本年をもって当ユニットは終了.

フリッツ・ハーバー研究所ユニット/ Unitof Fritz-Haber-Institute■2021年度の構成員〈ユニット長/教授〉長谷川淳也・〈客員教授/Fritz Haber
Institute of the Max Planck Society〉Hans-Joachim

68

当研究所が参画する「統合物質創製化学推進機構」事業の一環として，国際的化学研究拠点と協同して異種学術領域を包含する新たな物質合成概念を創出することにより先導的研究を推進し，科学と科学技術の革新と新産業の創出を促す新学術基盤の構築および次世代中核研究者の育成を図ることを目的として，「新反応・新触媒研究」，「マテリアル研究」，「エネルギー・資源研究」，「ケムバイオ研究」および「融合研究」の5分野で活動を行っている．
本年度の研究活動を通じて，CO2を利用したプロパン酸
化脱水素に有効な触媒の開発，青色LEDの光で駆動するクロスカップリング反応の開発、CO2を原料とするアルコー
ル連続生産技術の開発、１カ月間安定に機能するプロパン
脱水素触媒を開発等の成果を上げた。また、ユニット構成員が貢献した研究について多数の論文発表、学会発表が行われた．さらにその一部は新聞に報道された．

年報2021・研究室編●

■来年度活動計画
令和4年度には，統合物質機構事業が「学際統合物質機構事業」へと刷新される．名古屋大学にて開催予定の新機
構のキックオフミーティングおよび国際会議に加えて北海道大学触媒科学研究所が担当予定の若手研究会にて研究報告を行う．

電子トラップ研究コンソーシアム/
Consortium for Research on Electron
Traps in Materials■2021年度の構成員〈ユニット長/教授〉大谷文章・〈准教授〉Ewa KOWALSKA・〈助教〉高島舞■2021年度の活動内容・研究成果
ユニット長らが開発した逆二重励起光音響分光法（RDB-PAS）による金属酸化物材料中の電子トラップ密度のエネルギー分布測定法の普及と取得データのオープン利用のためのプラットフォームとして本ユニットを設置
し，企業等の会員を募ってコンソーシアムとし，これを運用する．
（1）既存のRDB-PAS測定装置4台にくわえて，高エネル
ギー・短時間測定が可能な新規装置1台を製作し，ユニットの測定室（創成科学研究棟2階02-109号室）に設置して，同時に5台を利用できる体制とした．
（2）コンソーシアム会員企業等を募る広報活動を行って，数社の企業会員を得た．企業会員から納入された受託研究
費，共同研究費あるいは奨学寄付金により技術補助員を雇用し，委託されたサンプル測定を行った．また，無料のア
カデミック会員として国内外の約20の大学・研究機関の研究者から試料の送付をうけ，測定をおこなった．
（3）RDB-PAS測定装置の製品化（市販化）のために国内の分析装置メーカと製品化のために共同研究を継続した．
本ユニットは2021年度をもって活動を終了した．

し，拠点の強化につなげることが可能である．
第４期中期計画期間における拠点活動が認定されたことに伴い，本ユニットも設置を延長し，学内の触媒関連研
究者を共同研究の受入研究者として，活動を継続することとなった．

■来年度活動計画
来年度も共同利用・共同研究拠点の一翼として，学外との共同研究を促進する．

新放射光源触媒計測科学ユニット/ Unit of
Catalyst Characterization by the New
Synchrotron Radiation■2021年度の構成員〈ユニット長/教授〉朝倉清髙・〈客員教授/東北大学〉村松淳司/西堀麻衣子/髙橋幸生・〈教授〉清水研一/福岡淳・〈准教授〉髙草木達/中島清隆/古川森也・〈助教〉鳥屋尾隆/小林広和/Shrotri ABHIJIT■2021年度の活動内容・研究成果
2021年2月19日の教授会で設置が承認された．本ユニッ
トでは，東北大学に2023年完成予定の次世代放射光源を中核的に支える東北大学国際放射光イノベーション・ス
マート研究センター（SRIS）と協力し，触媒研究に必要な新技術を創造・実現に向けて，全国の触媒研究者連携し，活動を進めた．とくに，勉強会を開催し，SRISを中心に建設が進んでいるアライアンスビームラインについて，担当者から直接話を聞く公開講演会をハイブリッドで実施した．毎回100名近い参加者を得た．各勉強会については表に示す．
9/7
9/28

北大触媒アライアンスユニット/ HUAlliance for Catalysis Research

10/28■2021年度の構成員

11/26〈ユニット長/教授〉長谷川淳也・〈学内研究協力教員/教授〉森春英/武次徹也/幅﨑浩樹/向井紳/柴山環樹/松永茂
樹/小西克明/神谷裕一■2021年度の活動内容・研究成果
本ユニットは，共同利用・共同研究拠点事業を通して北海道大学の機能強化に貢献すること，北海道大学の強みである層の厚い触媒関連研究者の協力を得て，共同利用・共同研究拠点を強化することを目的としている．拠点事業は学外の研究者との共同研究を支援する事業であるため，学内の触媒研究者におけるメリットが小さい欠点があった．
そこで，北大触媒アライアンスユニットを通して，学内の触媒研究者を共同研究受入研究者として拠点活動に参画していただき，学外との共同研究を資金的にサポートできるような体制を設けた．また，このユニットの設置をとおして拠点の受入研究者のスペクトルを拡大することができるので，学外の研究者コミュニティーの選択肢が拡大

年報2021・研究室編●

12/13

2022/
1/12
3/3
3/14

次世代放射光コアリションビームラ
インの概要
BL08W(BL-II)
X線構造・電子状態トータル解析
ビームライン の概要と触媒分野での利用
BL-10U（BL-Ⅳ）
X線コヒーレントイメージングビー
ムラインの概要と微細構造・化学状
態イメージングの可能性
BL09U
X線オペランド分光ビームラインの概要と触媒・材料分野での利用
BL07U
軟X線高分解能電子状態計測ビーム
ラインの概要と触媒・材料・水の分析でわかること
BL-08U
軟X線オペランド分光ビームライン
触媒機能の解明と物質合成法の開発を推進する放射光利用
BL14U（BL-V）
軟X線イメージングビームラインの概要と触媒・材料応用
BL09W（BL-III）
硬Ｘ線イメージングビームラインによる4D時空間フロンティアの開拓

中村哲也
西堀麻衣
子

高橋幸生

山本達

原田 慈久

松田

巌

江島 丈雄
矢代航

■来年度活動計画
触媒計測拠点として，東北大学の現地においてシンポジウムを開催する．さらに，触媒応用をいかに展開できるかを検討する．
本研究ユニットの成果は，複雑系を扱う他分野へと波及

69

させ，触媒科学研究所が目指す異分野融合にも資するとともに，共同利用，共同研究拠点として，全国の触媒関係者と共同研究を展開する．

70

年報2021・研究室編●

報告・研究支援技術部
report: Technical Division
本研究所の技術職員の組織化については，同職員の能力・資質等の向上と処遇の改善を図るとともに，優れた人材を確保することを目的として，平成3年4月1日に設置された．

■2021年度の構成員〈部長〉長谷川淳也・〈班長〉石川勝久
第一研究機器開発班 〈技術主任〉長谷川貴彦
第二研究機器開発班 〈技術主任〉向井慎吾・〈技術職員〉川村裕介
研究機器管理班 〈技術主任〉山岸太平・〈技術職員〉下田周平[～2021/12/17]・〈研究支援推進員〉
中村守男※2019年度の技術部講習会写真■研究機器管理班
研究機器管理班では，触媒科学研究所が保有する各種の研究機器の管理を行っている．これらの機器の2021年度の研究所内外の利用者は以下のとおり（単位は［回・人］）．
機器名■第一・第二研究機器開発班
第一および第二研究機器開発班では，それぞれガラスおよび金属工作業務を行っている．2021年度の研究所の利用者は以下のとおり．
年度
2021

ガラス工作
58

金属工作
41

低真空走査型電子顕微鏡
X線光電子分光装置
吸着測定装置
高分解能電界放射型
走査型電子顕微鏡
電界放射型
透過型電子顕微鏡
核磁気共鳴分析装置(3台)
合計

研究所内
利用
60
137
34

研究所外
利用
23
27
53

51

101

46

71

3001
3329

652
927

■一般公開
一般市民向けにガラス工作がどのように研究に役立っているかを毎年工作体験を通し，紹介している．2021年度
はコロナ禍のため中止．

■触媒科学研究所技術部講習会
触媒科学研究所技術部講習会は，各研究室のみなさんに
工作機械・ガラス製品・研究機器の取り扱い方などを知ってもらい，安全に研究していただくことを目的として毎年開催している．2021年度はコロナ禍のため中止．
主な内容としては，(1) 技術部の仕事内容と製品の注
文，修理依頼に関する説明，(2) 実験する際のガラス・金属製品の取り扱いについて，(3) ガラス・金属工作室の説
明と実習 (4) 技術部管理装置の説明 (5) 応急処置である．
講習を始めてから機械・ガラスの修理の数は減少したた
め，継続することで実験による事故も減り,研究環境の向上にもつながっている．

年報2021・研究室編●※2019年度の一般公開写真71

■掲載誌及び掲載論文(1) Higashi, M.; Kato, Y.; Iwase, Y.; Tomita, O.; Abe, R. RhOx
cocatalyst for efficient water oxidation over TaON
photoanodes in wide pH range under visible-light irradiation.
Journal of Photochemistry and Photobiology a-Chemistry,
2021, 419, 113463.
(2) Hu, B.; Bharate, B.; Jimenez, J. D.; Lauterbach, J.; Todoroki,N.; Wadayama, T.; Higashi, K.; Uruga, T.; Iwasawa, Y.; ArigaMiwa, H.; Takakusagi, S.; Asakura, A. Abnormal Metal Bond
Distances in PtAu Alloy Nanoparticles: In Situ BackIllumination XAFS Investigations of the Structure of PtAu
Nanoparticles on a Flat HOPG Substrate Prepared by Arc
Plasma Deposition. Journal of Physical Chemistry C, 2022, 2,
1006–1016(3) Huang, M. W.; Yasumura, S.; Li, L. C.; Toyao, T.; Maeno, Z.;
Shimizu, K. High-loading Ga-exchanged MFI zeolites as
selective and coke-resistant catalysts for nonoxidative ethane
dehydrogenation. Catalysis Science & Technology, 2022, 3,
986-995,(4) Jing, Y.; Wang, G.; Mine, S.; Maeno, Z.; Siddiki, S.;
Kobayashi, M.; Nagaoka, S.; Shimizu, K.; Toyao, T. Role of
Ba in an Al2O3-Supported Pd-based Catalyst under PracticalThree-Way Catalysis Conditions. Chemcatchem, 2022, 14,e20210146.
(5) Kato, M.; Iguchi, Y.; Li, T. C.; Kato, Y.; Zhuang, Y.; Higashi,K.; Uruga, T.; Saida, T.; Miyabayashi, K.; Yagi, I. Structural
Transformation of Pt-Ni Nanowires as Oxygen Reduction
Electrocatalysts to Branched Nanostructures during Potential
Cycles. Acs Catalysis, 2022, 1, 259-264.
(6) Kato, M.; Unuma, Y.; Okui, M.; Qu, Y. T.; Zheng, J. H.;
Taguchi, S.; Kiguchi, F.; Torihata, M.; Gao, Y. Z.; Hoshi, N.;
Yagi, I. Electrocatalytic activity and volatile productselectivity for nitrate reduction at tin-modified Pt(100),
Pd(100) and Pd-Pt(100) single crystal electrodes in acidic
media. Electrochimica Acta, 2021, 7, 139281.
(7) Kubota, H.; Mine, S.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K.
Redox-Driven Reversible Structural Evolution of Isolated
Silver Atoms Anchored to Specific Sites on gamma-Al2O3. Acs
Catalysis, 2022, 1, 544-559.
(8) Li, L. C.; Miyazaki, S.; Yasumura, S.; Ting, K. W.; Toyao, T.;
Maeno, Z.; Shimizu, K. I. Continuous CO2 Capture andSelective Hydrogenation to CO over Na-Promoted Pt
Nanoparticles on Al2O3. Acs Catalysis, 2022, 4, 2639-2650.
(9) Liu, C.; Malta, G.; Kubota, H.; Toyao, T.; Maeno, Z.;
Shimizu, K. I. Mechanism of NH3-Selective Catalytic
Reduction (SCR) of NO/NO2 (Fast SCR) over Cu-CHA
Zeolites Studied by In Situ/Operando Infrared Spectroscopy
and Density Functional Theory. Journal of Physical ChemistryC, 2021, 40, 21975-21987.

72(10) Mine, S.; Ting, K. W.; Li, L. C.; Hinuma, Y.; Maeno, Z.;
Siddiki, S.; Toyao, T.; Shimizu, K. Experimental andTheoretical Investigation of Metal-Support Interactions in
Metal-Oxide-Supported Rhenium Materials. Journal of
Physical Chemistry C, 2022, 9, 4472-4482.
(11) Nakamura, T.; Kamiya, Y.; Otomo, R. A rapid synthesis of
Hf-Beta zeolite as highly active catalyst for MeerweinPonndorf-Verley reduction by controlling water content ofprecursor gel. Microporous and Mesoporous Materials, 2022,
9, 111743.
(12) Suzuki, H.; Higashi, M.; Tomita, O.; Ishii, Y.; Yamamoto,T.; Kato, D.; Kotani, T.; Ozaki, D.; Nozawa, S.; Nakashima,K.; Fujita, K.; Saeki, A.; Kageyama, H.; Abe, A. PbBi3O4X3
(X = Cl, Br) with Single/Double Halogen Layers as a
Photocatalyst for Visible-Light-Driven Water Splitting: Impactof a Halogen Layer on the Band Structure and Stability.
Chemistry of Materials 2021, 24, 9580-9587.
(13) Ting, K. W.; Imbe, T.; Kamakura, H.; Maeno, Z.; Siddiki,S.; Matsushita, K.; Shimizu, K. I.; Toyao, T. Catalytic
Methylation of Benzene over Pt/MoOx/TiO2 and Zeolite
Catalyst Using CO2 and H2. Chemistry Letters, 2022, 2, 149152.
(14) Wang, Q. Y.; Pietropaolo, A.; Fortino, M.; Song, Z. Y.;
Bando, M.; Naga, N.; Nakano, T. Photo racemization of 2,2 'dihydroxy-1,1 '-binaphthyl derivatives. Chirality, 2022, 2,
317-324.
(15) Yasumura, S.; Ueda, T.; Ide, H.; Otsubo, K.; Liu, C.;
Tsunoji, N.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Local structure
and NO adsorption/desorption property of Pd2+ cations at
different paired Al sites in CHA zeolite. Physical Chemistry
Chemical Physics, 2021, 39, 22273-22282.
(16) Yasumura, S.; Wen, Y. X.; Toyao, T.; Kanda, Y.; Shimizu,
K.; Maeno, Z. Propane Dehydrogenation Catalysis of Titanium
Hydrides: Positive Effect of Hydrogen Co-feeding. Chemistry
Letters, 2022, 1, 88-90.
(17) Yoshida, H.; Yamamoto, A.; Hosokawa, S.; Yamazoe, S.;
Kikkawa, S.; Hara, K.; Nakamura, M.; Kamazawa, K.; Tanaka,
T. Observation of Adsorbed Hydrogen Species on Supported
Metal Catalysts by Inelastic Neutron Scattering. Topics inCatalysis, 2021, 64, 660-671.
(18) Yasuda, S.; Tamura, K.; Kato, M.; Asaoka, H.; Yagi, I.
Electrochemically Driven Specific Alkaline Metal Cation
Adsorption on a Graphene Interface. Journal of Physical
Chemistry C, 2021, 40, 22154–22162.
(19) Tomita, O.; Naito, H.; Nakada, A.; Higashi, M.; Abe, A.
Mono-transition-metal-substituted polyoxometalates as shuttle
redox mediator for Z-scheme water splitting under visible light.
Sustainable Energy Fuels, 2022, 6, 664-673

年報2021・研究室編●

その他の業績
activities of ICAT
■論文
退職された先生方等で本研究所所属として出版された論
文(1) Sil, M.; Srivastav, S.; Bhat, B.; Mondal, S. K.; Gorai, P.;
Ghosh, R.; Shimonishi, T.; Chakrabarti, S. K.; Sivaraman, B.;
Pathak, A.; Nakatani, N.; Furuya, K.; Das, A. Chemicalcomplexity of phosphorous bearing species in various regionsof the Interstellar medium. Astron. J. 2021, 162, 119.
(2) Mondal, S. K.; Gorai, P.; Sil, M.; Ghosh, R.; Etim, E. E.;
Chakrabarti, S. K.; Shimonishi, T.; Nakatani, N.; Furuya, K.;
Tan, J. C.; Das, A. Is There Any Linkage between Interstellar
Aldehyde and Alcohol? Astron. J. 2021, 922,194.

年報2021・研究室編●

73

個人データ
個人データ
教員の50音順．着任時の職名が現在のものとことなる場合にはそれが表示されている．

朝倉清髙
あさくらきよたか
Kiyotaka ASAKURA
職名：教授
着任：1999年4月1日
部門/クラスター/附属触媒連携研究センター：触媒表面研
究部門/触媒研究基盤開発クラスター・機能性合金触媒研
究クラスター/フリッツ・ハーバー研究所ユニット・統合物
質創製化学研究推進ユニット・新放射光源触媒計測科学ユニット
担当大学院（学部）：工学院（工学部）
研究室：創成科学研究棟02 312-2
電話：011-706-9113・ファクシミリ：011-706-9113・電子メール：askr@cat.hokudai.ac.jp
研究分野：物理化学/固体の表面構造/界面化学/機能物質化
学/反応速度論と触媒/薄膜・表面界面物性/計測工学/ナノ構造科学/環境関連化学/量子ビーム
研究課題：燃料電池触媒(2007-)/遷移金属ー典型元素化合
物表面の化学と物理（2000-）/顕微法による実空間実時間
表面観察（1999-2020）/高速XAFSによる活性表面の構造と設計と顕微法による実空間実時間表面観察（1999-）/XAFS
データベースの構築（2018-）/多元素共鳴ラマン(2018-)
研究キーワード：表面化学/反応化学/構造化学/XAFS分光学/光電子顕微鏡/表面顕微分光/酸化物表面/触媒表面科学/
脱硫触媒/燃料電池/MARX-RAMAN/CTS・MRMC/Uniform
Prior Probabilty/TF
学歴：1981年3月東京大学理学部化学科卒業/1983年3月東京大学理学系研究科化学専攻修士課程修了/1984年9月東京大学理学系研究科化学専攻博士課程中退
学位：1983年3月理学修士（東京大学）/1987年9月理学博士（東京大学）「EXAFS Studies on the Local Structures of Metal
Dispersed in Polyacetylene and Attached Metal Catalysts」
職歴：1984年10月東京大学助手（理学部化学科）/1992年10月東京大学講師（理学部化学教室）/1994年6月東京大学助教授（理学部スペクトル化学研究センター）/1999年4月北海道大学教授（触媒化学研究センター触媒表面化学部門表
面活性構造物性分野）/2015年10月北海道大学触媒科学研究所教授（触媒表面研究部門）/2014年4月触媒化学センタ
ー長/2015年10月-2018年3月触媒科学研究所長
在外研究歴：1991年10月-1991年10月に学振日米協力米国
Delaware大学に短期派遣（Japan-US cooperative Fellowshipof JSPS)/1993年3月-1994年4月Fritz-Habor Institute der Max
Planck Gezellschaft（AvH Research Fellow）/1997年1月-1997
年2月米国UC Davis（共同研究）
所属学会：日本原子力学会/日本化学会/日本表面科学会/日
本XAFS研究会/触媒学会/日本放射光学会/PF懇談会/応用
物理学会/界面及びコロイド学会/日本物理学会/American74

personal data
Chemical Society/Royal Society of Chemistry（FELLOW）/International XAFS Society
学会活動：PF懇談会運営委員会委員（1997-2003）/第2回
XAFS討論会プログラム委員（1999）/XAFS XI executive
committee（1999-2000）/XAFS XI Program committee member（1999-2000）/触媒学会討論会委員（2000-2001，2012-2013）/日本化学会編集委員（2000-2002）/XAFS研究会幹事（20012003）/日本表面科学会評議員（2001-2004）/日本化学会北海道支部幹事（2003-2005）/日本表面科学会理事（20032006）/日本化学会幹事（2003-2006）/日本放射光学会幹事（2003-2006）/IUCr XAFS commission（2004-2010）/日本表面科学学会放射光表面科学研究部会幹事（2005-2012）/日
本表面科学会学会誌編集委員（2006）/日本表面科学学会東北・北海道支部企画幹事（2006）/日本XAFS研究会幹事（2006）/触媒学会学術委員（2006-2008）/触媒学会企画・教育委員会(2009-2013)/日本表面科学学会東北・北海道支部幹事（2007-2012）/触媒学会代議員（2007-2011，20142016 ） / 触 媒 学 会 北 海 道 支 部 幹 事 （ 2008-2009 ） /IXAS
executive committee（2009-2015）/日本XAFS研究会会長（2009-2014）/PF懇談会会長（2010-2012）/日本表面科学会
触媒表面科学研究部会部会長（2011-2012）/触媒学会教育委員（2011-2014）/PF-UA運営委員（2012-）/SPRUC評議員(2012-)/ISHHC-16 Conference Secretary（2012-2013）/PF-UA
庶務幹事（2012-2015）/日本表面科学学会東北・北海道支部副支部長（2013-2014）/日本表面科学学会放射光表面科学研究部会部会長（2013-2016）/日本表面科学学会東北・北海道支部支部長（2015-2016）/日本表面科学学会副会長(2015-2016)/PF-UA戦略・将来計画担当幹事（2015-2018）/
日本放射光学会評議員（2016-2017,2019）/Royal Chemical
Soceity PCCP 編集委員2016-）/FRSC（2018-）/International
XAFS Society vice president（2018-）/触媒学会北海道支部会長(2018-2020)/日本放射光学会会長（2019-2021）/ 触媒学会
副 会 長 (2020)/IVC2022 Vice Chair(2020-) / 触 媒 学 会 会 長（2021-）
主要な研究業績：(1) Al Rashid, M. H.; Dipu, A. L.; Nishikawa,Y.; Ogihara, H.; Inami, Y.; Iguchi, S.; Yamanaka, I.; Nagamatsu,
S.; Kido, D.; Hu, B.; Asakura, K. X-Ray Absorption Fine
Structure Studies on Nickel Phosphide Catalysts for the NonOxidative Coupling of Methane Reaction Using a Theoretical
Model. Radiation Physics and Chemistry 2021, 109727. (2)Wakisaka, Y.; Uehara, H.; Yuan, Q.; Kido, D.; Wada, T.; Uo, M.;
Uemura, Y.; Yokoyama, T.; Kamei, Y.; Kuroda, S.; Ohira, A.;
Takakusagi, S.; Asakura, K. Extracting the Local Electronic
States of Pt Polycrystalline Films Surface under Electrochemical
Conditions Using Polarization-Dependent Total Reflection
Fluorescence X-Ray Absorption near Edge Structure
Spectroscopy. Electronic Structure 2021, 2, 044003. (3) Feiten,
F. E.; Takahashi, S.; Sekizawa, O.; Wakisaka, Y.; Sakata, T.;
Todoroki, N.; Uruga, T.; Wadayama, T.; Iwasawa, Y.; Asakura,
K. Model building analysis – a novel method for statisticalevaluation of Pt L3-edge EXAFS data to unravel the structure of
Pt-alloy nanoparticles for the oxygen reduction reaction on
highly oriented pyrolytic graphite. Phys. Chem. Chem. Phys.
2020, 22, 18815-18823. (4) Wakisaka, Y.; Hu, B.; Kido, D.; Al
Rashid, M. H.; Chen, W.; Dong, K.; Wada, T.; Bharate, B.; Yuan,
Q.; Mukai, S.; Takeichi, Y.; Takakusagi, S.; Asakura, K. Bent
crystal Laue analyser combined with total reflection
fluorescence X-ray absorption fine structure (BCLA + TRFXAFS) and its application to surface studies. J. Synchro. Rad.
2020, 27, 1618-1625. (5) Kido, D.; Asakura, K. Problems in

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

EXAFS analysis and its future prospects. Acc. Mater. Surf. Res.
2020, 5, 148-170.
学術関係の受賞：触媒学会奨励賞「in-situ EXAFS法による触媒活性表面の動的解析」（1993/04）・日本化学会BCSJ賞「In Situ Time-Resolved Energy-Dispersive XAFS Study on the
Reduction Processes of Cu-ZSM-5 Catalysis」（2001/09）
・平成
26年度（第19回）日本表面科学会学会賞「最先端X線吸収分光手法の開発と触媒ナノ物質の学理の探求」（2015/03）
・
日 本 化 学 会 BCSJ 賞 「 Investigation of the Cleanliness ofTransferred Graphene: The First Step toward Its Application asa Window Material for Electron Microscopy and Spectroscopy」(2015/08)・平成27年度北海道発明協会北海道発明協会会長
賞「表面の電子状態を観察する特殊な顕微鏡」(2015/10)・
平成27年度 触媒学会学会賞（学術部門）「Operando XAFS
法による触媒構造のその場観察と触媒作用機構に関する研究」(2016/03)・令和2年度 日本化学会学術賞「in situ
XAFS による動的触媒表面解析の確立」(2021/03)

for Describing Electronic Properties of Hetero-Interface
Systems under Applied Bias Voltage. J. Chem. Phys. 2017, 146,
084706-1–084706-10. (3) Iida, K.; Noda, M.; Nobusada, K.
Interface Electronic Properties Between a Gold Core andThiolate Ligands: Effects on an Optical Absorption Spectrum in
Au133(SPh-tBu)52. J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 2753-2759. (4)Iida, K.; Noda, M.; Ishimura, K.; Nobusada, K. First-Principles
Computational Visualization of Localized Surface Plasmon
Resonance in Gold Nanoclusters. J. Phys. Chem. A 2014, 118,
11317-11322. (5) Iida, K.; Sato, H. A Theory for TimeDependent Solvation Structure Near Solid-Liquid Interface. J.
Chem. Phys. 2012, 136, 244502-1-244502-6.
学術関係の受賞：2019 年度分子科学会奨励賞・「ナノ界面
系の光や電圧に対する応答機構の解明」.

浦口大輔
うらぐちだいすけ
Daisuke URAGUCHI

飯田健二
いいだけんじKenji IIDA
職名：准教授着任：2020年1月1日
部門/クラスター：触媒理論研究部門/ナノ界面反応場研究
クラスター
研究室：創成科学研究棟05 217-C
電話：011-706-9145・ファクシミリ：011-706-9145・電子メー ル ： k-iida@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：https://www.cat.hokudai.ac.jp/hasegawa/
研究分野：理論計算化学/量子化学/触媒化学/溶液化学
研究課題：不均一な固液界面を記述するための理論計算手法の開発・光や電圧を利用する触媒反応の理論解析研究キーワード：触媒理論/超並列第一原理計算/液体統計力学/光励起電子ダイナミクス/電圧印加
学歴：2007年京都大学工学部工業化学科卒業/2009年京都大学大学院工学研究科分子工学専攻修士課程修了/2012年
京都大学大学院工学研究科分子工学専攻博士後期課程修了
学位：2009年3月修士(工学, 京都大学）/2012年3月博士(工学, 京都大学）
職歴：2009年日本学術振興会特別研究員（DC1）/2012年分
子科学研究所理論・計算分子科学研究領域博士研究員（IMSフェロー）/2013年日本学術振興会特別研究員（PD）/同年分子科学研究所理論・計算分子科学研究領域助教/2020年北海道大学触媒科学研究所准教授（触媒理論研究部門）
所属学会：理論化学会/触媒学会/分子科学会/日本化学会
学会活動：分子研研究会「光とナノ物質の相互作用：分子科学の未来にむけて」世話人(2018)・第21回理論化学討論会実行委員(2018)・第15回分子科学討論会(2019)・2021年
電気化学秋季大会(2021)・分子科学会広報委員
主要な研究業績：(1) Iida, K.; Noda, M. Electron Transfer
Governed by Light–Matter Interaction at Metal–Semiconductor
Interface. npj Comput. Mater. 2020, 6, 5-1-5-8. (2) Iida, K.;
Noda, M. Nobusada, K. Development of Theoretical Approach

年報 2021・個人編●

職名：教授
着任：2020年11月1日
部門/クラスター/附属触媒連携研究センター：分子触媒研
究部門/触媒研究基盤開発クラスター
担当大学院（学部）：生命科学院（薬学部）
研究室：創成科学研究棟05 311
電話：011-706-9149・電子メール：uraguhci@cat.hokudai.ac.jp
研究分野：有機化学/合成化学/有機分子触媒/光触媒/選択的分子変換
研究課題：有機分子触媒(2020-)/光触媒(2020-)/
研究キーワード：有機化学/触媒化学/イオン対/不斉合成/
光化学/
学歴：1997年3月北海道大学理学部化学科卒業/1999年3月
北海道大学大学院理学研究科化学専攻博士前期課程修了/2002年3月北海道大学大学院理学研究科化学専攻博士後期課程修了
学位：1999年3月修士（理学）（北海道大学）/2002年3月博士（理学）（北海道大学）「キレート型高配位アルミニウム、ホウ素の化学：選択的有機合成への活用」
職歴：2002年4月日本学術振興会特別研究員PD（京都大学・
米インディアナ大学・東北大学）/2004年10月相模中央化学研究所/2006年5月名古屋大学助手（大学院工学研究科化学生物工学専攻）/2007年4月名古屋大学助教（大学院工学研
究科化学生物工学専攻）/2008年1月名古屋大学講師（大学
院工学研究科化学生物工学専攻）/2011年10月名古屋大学
准教授（大学院工学研究科化学生物工学専攻）/2017年4月
名古屋大学准教授（大学院工学研究科有機高分子化学専攻）/2020年11月北海道大学教授（触媒科学研究所）
在外研究歴：2000年7月-2000年9月米国MITに短期留学/2002年5月-2003年4月米国Indiana大（日本学術振興会特別研究員）
所 属 学 会 ： 日 本 化 学 会 / 有 機 合 成 化 学 協 会 /American
Chemical Society
主要な研究業績：(1) Uraguchi, D.; Kimura, Y.; Ueoka, F.; Ooi,
T. Urea as a Redox-active Directing Group under AsymmetricPhotocatalysis of Iridium-Chiral Borate Ion Pairs. J. Am. Chem.
Soc. 2020, 142, 19462-19467. (2) Uraguchi, D.; Ueoka, F.;
Tanaka, N.; Kizu, T.; Takahashi, W.; Ooi, T. A Structurally

75

Robust Chiral Borate Ion: Molecular Design, Synthesis, andAsymmetric Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 1145611461. (3) Uraguchi, D.; Yamada, K.; Sato, M.; Ooi, T. CatalystDirected Guidance of Sulfur-Substituted Enediolates to
Stereoselective Carbon-Carbon Bond Formation with Aldehydes.
J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 5110-5117. (4) D. Uraguchi, R.
Shibazaki, N. Tanaka, K. Yamada, K. Yoshioka, T. Ooi, CatalystEnabled Site-divergent Stereoselective Michael Reactions:
Overriding Intrinsic Reactivity of Enynyl Carbonyl Acceptors,
Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 4732-4736. (5) Uraguchi, D.;
Sasaki, H.; Kimura, Y.; Ito, T.; Ooi, T. Molecular Design,
Synthesis, and Asymmetric Catalysis of a HexacoordinatedChiral Phosphate Ion, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 2765-2768.
学術関係の受賞：有機合成化学協会研究企画賞（武田薬品工業）「光学活性アンモニウムベタインの化学：触媒的分子内アシル転位を利用する四級不斉炭素構築」（2008/12）
・
日本化学会第 60 回進歩賞「アニオン認識型キラルオニウ
ム塩の創製と触媒的不斉合成への応用」（2011/03）
・科学技
術分野の文部科学大臣表彰若手科学者賞「分子認識型キラル有機イオン対触媒の創製と応用の研究」（2011/04）・
Banyu Chemist Award (BCA 2012)「反応性イオン種の制御を志向したキラル有機イオン対触媒の創製と応用」(2012/10)・Lectureship Award MBLA (MBLA2013)「反応性
イオン種の制御を志向したキラル有機イオン対触媒の創製 と 応 用 」 (2014/02) ・ Thieme Chemistry Journal Award
2014(2014/01)

大谷文章
おおたにぶんしょう
Bunsho OHTANI
職名：教授
着任：1998年9月1日
退任：2022年3月31日
部門/クラスター/附属触媒連携研究センター：光触媒科学
研究部門/触媒研究基盤開発クラスター/光触媒知的財産活用ユニット・統合物質創製化学研究推進ユニット・電子ト
ラップ研究コンソーシアム
研究室：創成科学研究棟03-311-2
電話：011-706-9132・ファクシミリ：011-706-9133・電子メール：ohtani@cat.hokudai.ac.jp・ウェブページ：https://touchenp.org/pcat
研究分野：無機工業化学/機能物質化学/触媒・資源化学プ
ロセス
研究課題：逆二重励起光音響分光法による電子トラップ密度のエネルギー分布解析・光触媒反応を応用する新しい化
学反応系の開拓・超高活性半導体光触媒の設計と開発・光触媒反応の基本原理の解明
研究キーワード：電子トラップ/光触媒反応/光電気化学/表面化学/触媒反応化学
学歴：1979年3月京都大学工学部石油化学科卒業/1981年3月京都大学工学研究科石油化学専攻修士課程修了/1984年3月京都大学工学研究科石油化学専攻博士課程研究指導認
定退学/1984年4月-1985年2月京都大学工学部研究生
学位：1981年3月工学修士（京都大学）/1985年3月工学博士（京都大学）「Photocatalytic Redox Reactions by Aqueous
Suspension of Titanium Dioxide」

76

職歴：1985年2月京都大学助手（工学部石油化学教室触媒物理学講座）/1993年4月同（大学院工学研究科物質エネル
ギー化学教室基礎物質化学講座）/1996年4月北海道大学助教授（大学院理学研究科化学専攻)/1998年9月触媒化学研究センター教授（触媒機能設計部門触媒反応化学分野）/2015年10月北海道大学触媒科学研究所教授（光触媒科学
研究部門）
在外研究歴：1997年7月～10月カンザス大学客員研究員
所属学会：日本化学会/触媒学会/電気化学会/日本表面真空学会/光化学協会/粉体工学会/粉体粉末冶金学会/ナノ学会/
日本品質管理学会/International Society of Electrochemistry/
AmericanChemicalSociety/Royal
SocietyofChemistry/Electrochemical Society
学会活動：日本化学会コロイドおよび界面化学部会ニュースレター編集委員（1997-2008）
・同北海道支部幹事（20002001）
・同速報誌編集委員（2004-2006）
・触媒学会討論会委員（1998-1999）
・同編集委員（2000-2003）
・同理事［編集委員長］（2005-2006）・同光触媒研究会代表幹事（20062007）
・同代議員（2008-）
・同経営予算委員会委員（20092012）
・同北海道地区幹事（1998/2004-2005）
・同北海道地区代表幹事（2008-2009）
・電気化学会関西電気化学研究会
幹事（1994-1996）
・同北海道支部常任幹事（1997-2010）
・
同光電気化学研究懇談会主査（2003-2004）
・同北海道支部
支部長（2011-2012）
・同北海道支部監査（2013-2014）
・同理事（2013-2014）・日本表面科学会会誌編集委員（19922002）
・同関西支部常任幹事（1992-1996）
・光化学協会常任
理事［編集委員長］（2008-2009）
・同理事（2012-2013/20162020）
主 要 な 研 究 業 績 ： (1) Ohtani, B.; Takashima, M. Happy
Photocatalysts and Unhappy Photocatalysts: Electron Trapdistribution
Analysisfor
Metal
Oxide-sample
Identification. Catal. Sci. Technol. 2022, 12, 354-359. (2)Ohtani, B. Physicochemical Mechanistic Studies on
Photocatalysis--Extension of Semiconductor Photoelectrochemistry
ConceptbeyondIts
Limitation. Electrochemistry 2018, 86, 273-280. (3) Ohtani, B. Hidden
but Possibly Fatal Misconceptions in Photocatalysis Studies: A
Short Critical Review. Catalysts 2016, 6, 192. (4) Ohtani, B.
Revisiting the Original Works Related to Titania Photocatalysis:
A Review of Papers in the Early Stage of Photocatalysis
Studies. Electrochemistry 2014, 82, 414-425. (5) Ohtani, B.
Revisiting the Fundamental Physical Chemistry in
Heterogeneous Photocatalysis: Its Thermodynamics andKinetics. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 1788-1797.
学術関係の受賞：(1) 電気化学会平成 17 年度学術賞「光触媒反応機構の解明とそれにもとづく高活性光触媒・高効率反応系の開発」（2005/04/02）
・(2) 光化学協会 2006 年度協会賞「光触媒反応の機構解明と高効率光触媒反応系の開発」（2006/09/11）
・(3) 平成 24 年度触媒学会学会賞（学術部門）「不均一系光触媒の反応機構解明と設計」（2013/03/26）
・(4) 光化学協会特別講演賞 2017「Revisiting heterogeneous
photocatalysis from the standpoint of photochemistry 」（2017/09/05）
・(5) 平成 29 年度電気化学会学会賞・武井賞「光触媒反応の物理化学的解析による機構解明と応用―
半導体電気化学概念の限界解明とその拡張」（2018/03/09）
・(6) 令和元年度北海道大学教育研究総長表彰（2020/02/17）

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

高敏
がおみん
Min GAO
職名：助教
着任：2018年7月1日
部門/クラスター：触媒理論研究部門
研究室：創成科学研究棟05 217-C
電話：011-706-9145・ファクシミリ：011-706-9145・電子メー ル ： gaomin@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：https://www.cat.hokudai.ac.jp/hasegawa/
研究分野：理論化学/計算化学/触媒化学
研究課題：触媒系の反応メカニズムに関する理論解析
研究キーワード：触媒理論/触媒反応解析
学歴：2009年6月天津大学有機化学専攻修士課程修了/2012
年9月北海道大学理学博士課程修了
学位：2009年6月修士（理学，天津大学,中国）/2012年9月
博士（理学，北海道大学）
職歴：2012年10月北海道大学理学研究院化学部門博士研究員/2016年1月北海道大学理学研究院化学部門助教/2018年7月北海道大学触媒科学研究所助教
所属学会：理論化学研究会/触媒化学会/分子科学会
学会活動：触媒学会北海道支部HP委員（2019-）
・触媒学会
広報委員（2019-）北海道大学情報基盤センター共同利用・共同研究委員会 システム技術専門委員会委員 (2020-)
主 要 な 研 究 業 績 ： (1) Gao, M.; Lyalin, A.; Maeda, S.;
Taketsugu, T. Application of automated reaction path searchmethods to a systematic search of single-bond activation
pathways catalyzed by small metal clusters: A case study on HH activation by gold. J. Chem. Theo. Comput. 2014, 10, 16231630. (2) Gao, M.; Lyalin, A.; Taketsugu, T. Long Range
Functionalization of h-BN Monolayer by Carbon Doping. J.
Phys. Chem. C 2016, 120, 15993-16001. (3) Gao, M.; Horita, D.;
Ono, Y.; Lyalin, A.; Maeda, S.; Taketsugu T. Isomerization inGold Clusters upon O2 Adsorption. J. Phys. Chem. C . 2017, 121,
2661-2668. (4) Ding S.; Guo Y.; Hulsey M-J.; Zhang B.; Asakura
H.; Liu L.; Han Y.; Gao M.; Hasegawa J.; Qiao B.; Zhang T.;
Yan, N.; Electrostatic Stabilization of Single-Atom Catalysts
Using Ionic Liquids. Chem. 2019, 5, 3207-3219.

小林広和
こばやしひろかず
Hirokazu KOBAYASHI
職名：助教
着任：2009 年 4 月 1 日
離任：2021 年 12 月 31 日
部門：物質変換研究部門
研究室：創成科学研究棟 04 309-1
電話：011-706-9137・ファクシミリ：011-706-9139・電子メー ル ： kobayashi.hi@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/fukuoka/

研究課題：固体触媒によるバイオマス・アルカン変換
研究キーワード：固体触媒/バイオマス/セルロース/キチン/メタン
学歴：2004 年 3 月東京工業大学工学部化学工学科応用化学コース卒業/2006 年 3 月東京工業大学大学院理工学研究科応用化学専攻修士課程修了/2009 年 3 月東京工業大学大学院理工学研究科応用化学専攻博士後期課程修了
学位：2006 年 3 月修士（工学）（東京工業大学）/2009 年 3月博士（工学）（東京工業大学）「バナジウム触媒による酸素を用いたアルカンの選択部分酸化反応」
職歴：2006 年 4 月日本学術振興会特別研究員 DC1（東京工業大学）/2009 年 4 月北海道大学触媒化学研究センター
助教（物質変換化学研究部門）/2015 年 10 月北海道大学触媒科学研究所助教（物質変換研究部門）
所属学会：触媒学会/日本化学会/米国化学会
学会活動：触媒学会若手会委員（2010-2013）
・同北海道支部オーロラ委員（2011-2012）
・同討論会委員（2011-2013）
・
同総務委員（2012-2014）・同北海道支部会計幹事（20122014）・同会誌編集委員会委員（2015-2016）・同広報委員（ 2015-2017 ）・ 同 会 誌 編 集 委 員 会 幹 事 （ 2016-2018 ）・
TOCAT6/APCAT5 現地実行委員（2009-2011）
・TOCAT7 知床プレシンポジウム総務担当（2013-2014）
・第 16 回均一系不均一系触媒国際会議現地実行委員（2012-2014 ）・
ZMPC2015 現地実行委員（2013-2015）
・16th ICC プレシン
ポジウム組織委員（2015-2016）
・第 21 回 XAFS 討論会実行委員（2018）・文部科学省科学技術・学術政策研究所専門調査員（2018-2020）・日本化学会北海道支部会計幹事（2019）
・石油学会現地実行委員(2021)
主要な研究業績：(1) Kobayashi, H.; Suzuki, Y.; Sagawa, T.;
Kuroki, K.; Hasegawa, J.; Fukuoka, A. Impact of tensile andcompressive forces on hydrolysis of cellulose and chitin. Phys.
Chem. Chem. Phys. 2021, 23, 15908. (2) Li, L.; Dostagir, N. H.
MD.; Shrotri, A.: Fukuoka, A.; Kobayashi, H. Partial Oxidationof Methane to Syngas via Formate Intermediate Found for a
Ruthenium–Rhenium Bimetallic Catalyst. ACS Catal. 2021, 11,3782–3789. (3) Hou, Y.; Nagamatsu, S.; Asakura, K.; Fukuoka,
A.; Kobayashi, H. Trace Mono-Atomically Dispersed Rhodium
on Zeolite-Supported Cobalt Catalyst for the Efficient Methane
Oxidation. Commun. Chem. 2018, 1, 41. (4) Kobayashi, H.;
Kaiki, H.; Shrotri, A.; Techikawara, K.; Fukuoka, A. Hydrolysis
of Woody Biomass by a Biomass-Derived Reusable
Heterogeneous Catalyst. Chem. Sci. 2016, 7, 692−696. (5)Kobayashi, H.; Yabushita, M.; Komanoya, T.; Hara, K.; Fujita,
I.; Fukuoka, A. High-Yielding One-Pot Synthesis of Glucose
from Cellulose Using Simple Activated Carbons and Trace
Hydrochloric Acid. ACS Catal. 2013, 3, 581−587.
学術関係の受賞：触媒学会奨励賞（2020/3/26）・日本化学会 進 歩 賞（ 2017/3/17 ）・ 北海道 大 学 研究 総 長賞 奨 励 賞（2016/02/03）
・北海道大学研究総長賞奨励賞（2015/03/11）
・
Chinese Journal of Catalysis, Best Poster Award 「 Selective
synthesis of sorbitan from sorbitol over sulfated zirconia catalyst」（2013/09/25）
・第 111 回触媒討論会若手優秀講演賞（討論会 B）「活性炭触媒によるセルロースの加水分解反応」（2013/03/26）・GSC-AON 2007, Poster Presentation Award「 Oxidation of Alkanes with O2 by VO(acac)2 Catalyst 」（2007/03/09）

研究分野：触媒・資源化学プロセス

年報 2021・個人編●

77

エバ コワルスカ
こわるすかえばEwa KOWALSKA
職名：准教授着任：2012年11月1日
部門/クラスター/附属触媒連携研究センター：光触媒科学
研究部門/プラズモン光触媒反応研究クラスター/光触媒知的財産活用ユニット・ポーランド連携研究ユニット・電子
トラップ研究コンソーシアム
研究室：創成科学研究棟03-310-1
電 話 ： 011-706-9129 ・ 電 子 メ ー ル ：kowalska@cat.hokudai.ac.jp
ウェブページ：https://ewakowalskasapporo.wixsite.com/ewakowalska
研究分野：環境関連化学/機能物質化学/光化学/無機化学/
電気化学/分析化学/機能材料・デバイス
研究課題：太陽光照射下で活性を示す新規光触媒/殺菌効
果をもつ環境光触媒の開発（2012-）
研究キーワード：太陽光光触媒/プラズモン光触媒/環境防護/貴金属ナノ粒子/AOPs（advanced oxidation processes）
学歴：1998年10月ポーランドグダンスク工科大学化学科修士課程修了/2004年6月ポーランドグダンスク工科大学化学科博士課程修了
学 位 ： 2004 年 6 月 28 日 Ph. D. （ グ ダ ン ス ク 工 科 大 学 ）「 Investigations of photochemical degradation of organic
compounds」
職歴：2002 年 10 月-2003 年 8 月 Marie Curie Fellowship,
Université de Paris-Sud, Orsay, France/2004 年 5 月-2007 年 10
月 Gdansk University of Technology, Chemical Faculty, Poland
研究員/2005 年 5 月-2007 年 7 月北海道大学触媒化学研究センターJSPS 外国人特別研究員/2007 年 10 月-2009 年 9 月
北海道大学触媒化学研究センターGCOE 博士研究員/2009
年 9 月-2012 年 10 月 Marie Curie Fellowship, FriedrichAlexander University of Erlangen-Nuremberg and Ulm
University, Germany/2012 年 11 月北海道大学触媒科学研究所准教授（光触媒科学研究部門）
所属学会：触媒学会/光化学協会/ナノ学会
主要な研究業績：(1) Kowalska, E.; Abe, R.; Ohtani, B. Visible
light-induced photocatalytic reaction of gold-modified
titanium(IV) oxide particles: action spectrum analysis. Chem.
Commun. 2009, 45, 241-243. (2) Wei, Z.; Rosa, L.; Wang, K.;
Endo, M.; Juodkazis, S.; Ohtani, B.; Kowalska, E.; Sizecontrolled gold nanoparticles on octahedral anatase particles as
efficient plasmonic photocatalysts. Appl. Catal. B-Environ. 2017,
206, 393-405. (3) Wei, Z.; Endo, M.; Wang, K.; Charbit, E.;
Markowska-Szczupak, A.; Ohtani, B.; Kowalska, E. Noble
metal-modified octahedral anatase titania particles withenhanced activity for decomposition of chemical andmicrobiological pollutants. Chem. Eng. J., 2017, 318, 121-134(journal cover). (4) Wei, Z.; Janczarek, M.; Endo, M.; Balčytis,A.; Nitta, A.; Mendez Medrano, M.G.; Colbeau-Justin, C.;
Juodkazis, S.; Ohtani, B.; Kowalska, E. Noble metal-modified
facetted anatase titania photocatalysts: Octahedron versus
Decahedron. Appl. Catal. B-Environ. 2018, 237, 574-587. (5)Wang, K.; Bielan, Z.; Endo-Kimura, M.; Janczarek, M.; Zhang,D.; Kowalski, D.; Zielinska-Jurek, A.; Markowska-Szczupak,A.; Ohtani, B.; Kowalska, E. On the mechanism ofphotocatalytic reactions on CuxO@TiO2 core-shell photocatalyst.
J. Mat. Chem. A 2021, 9, 10135-10145 (back cover).

78

学 術 関 係 の 受 賞 ： (1) Team award of Rector of Gdansk
University of Technology for research achievements, Gdansk
University of Technology, Poland (1999). (2) Conference
stipend of IPS-14 Organizing Committee for participation at the
Fourteen International Conference on Photochemical
Conversion and Storage of Solar Energy (IPS-14) Sapporo,
Japan (2002). (3) Doctoral dissertation with distinction, Gdansk
University of Technology, Poland (2004). (4) Award in STEFNANO-ACC contest for the best M.Sc. and PhD thesis in thefield of nanotechnology, nanoscience and multifunctional
materials under the European Commission Sixth Framework
Programme (2005). (5) Poster award at the 59th Divisional
Meeting on Colloid and Interface Chemistry, the Chemical
Society of Japan, Sapporo, Japan (2006). (6) Poster award at the18th International Conference on Photochemical Conversion
and Storage of Solar Energy (IPS-18), Seoul, Korea (2010). (7)Brigitte Schlieben-Lange- Programme stipend from Ministry of
Science, Research and the Arts of Baden-Württemberg (2012).
(8) Global Networking Award (WinGS Project), Hokkaido
University (2014). (9) 北海道大学教育研究総長表彰（2019年 2 月 22 日). (10) Catalysts 2021 Guest Editor Award.

清水研一
しみずけんいち
Kenichi SHIMIZU
職名：教授
着任：2015年4月1日
部門/クラスター/附属触媒連携研究センター：触媒材料研
究部門/触媒研究基盤開発クラスター/規整表面ナノ構造研
究クラスター/界面シミュレーション研究クラスター/産学官連携触媒研究ユニット・統合物質創製化学研究推進ユニット担当大学院（学部）：総合化学院
研究室：創成科学研究棟04-312-2
電話：011-706-9164・ファクシミリ：011-706-9163・電子メール：kshimizu@cat.hokudai.ac.jp
ウェブページ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/shimizu/
研究分野：触媒・資源化学プロセス/物理化学/合成化学
研究キーワード：触媒設計/機械学習/有機合成/自動車排ガス浄化
学歴：1994年3月名古屋大学工学部応用化学科卒業/1997年
3月名古屋大学大学院工学研究科修士課程修了/2000年3月
名古屋大学大学院工学研究科博士課程修了
学位：2000年3月博士（工学）（名古屋大学）
職歴：2000年4月新潟大学大学院自然科学研究科助手/2004
年4月名古屋大学大学院工学研究科助手/2007年4月名古屋大学大学院工学研究科助教/2010年10月北海道大学触媒化学研究センター准教授/2015年4月1日北海道大学触媒化学
研究センター教授/2015年10月北海道大学触媒科学研究所
教授（触媒材料研究部門）
所属学会：触媒学会/日本化学会/石油学会
学会活動：触媒学会編集委員（2002-2004）・触媒学会関東地区幹事（2003）・石油学会ジュニアソサイアティー代表
幹事（2007-2009）・触媒学会討論会委員（2008-2010）・
触媒学会広報委員（2009）
・石油学会論文誌編集委員（20092010）・石油学会北海道支部長（2018-2019）・触媒学会北年報2021研究室編●年報2021・個人編●

海道支部長（2020-2021）
主要な研究業績：(1)Li, L.; Miyazaki, S.; Yasumura,S.; Ting,
K.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Continuous CO2 Captureand Selective Hydrogenation to CO over Na-Promoted Pt
Nanoparticles on Al2O3. ACS Catal. 2022, 12, 2639–2650. (2)Kubota, H.; Mine, S.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K.
Propane Dehydrogenation Catalysis of Titanium Hydrides:
Positive Effect of Hydrogen Co-feeding. ACS Catal. 2022, 12,
544–559. (3) Maeno, Z.; Yasumura, S.; Wu, X.; Huang, M.; Liu,C.; Toyao, T.; Shimizu, K. Isolated Indium-hydrides in CHA
Zeolites: Speciation and Catalysis for Non-oxidative
Dehydrogenation of Ethane. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4820–
4832. (4) Yasumura, S.; Ide, H.; Ueda, T.; Jing, Y.; Liu, C.; Kon,
K.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Transformation of Bulk
Pd to Pd Cations in Small-Pore CHA Zeolites Facilitated by NO.
JACS Au 2021, 1, 201–211. (5) Toyao, T.; Maeno, Z.;
Takakusagi, S.; Kamachi, T.; Takigawa, I.; Shimizu, K. Machine
Learning for Catalysis Informatics: Recent Applications andProspects. ACS Catal. 2020, 10, 2260–2297.
学術関係の受賞：石油学会奨励賞「新規金属酸化物系 NOx
除去触媒の開発と作用機構の解明」（2007/05）
・触媒学会奨励賞「銀クラスター触媒による脱硝および環境調和型有機合成に関する研究」（2010/03）・東海化学工業会賞学術賞「環境調和型反応用銀クラスター触媒の開発と作用機構に関る研究」（2010/05）
・平成 25 年度北海道大学研究総長
賞（2014/03/04）
・平成 26 年度北海道大学研究総長賞奨励賞（2015/03/11）
・平成 28 年度北海道大学研究総長賞奨励賞（2017/01/31）

シュロトリアビジット
しゅろとりあびじっと
Abhijit SHROTRI
職名：助教
着任：2016年6月16日
部門/クラスター：物質変換研究部門
研究室：創成科学研究棟04 309-2
電話：011-706-9137・ファクシミリ：011-706-9139・電子メー ル ： ashrotri@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/fukuoka/
研究分野：触媒・資源化学プロセス/機能物質化学/グリー
ン・環境化学
研究課題：固体触媒によるバイオマス変換
研究キーワード：触媒/バイオマス/セルロース/CO2
学歴： Bachelor of Engineering, June, 2006, Departmenr ofChemical Engineering, National Institute of Technology, Raipur,
India/ PhD (Chemical Engineering), April, 2014, AustralianInstitute of Bioengineering and Nanotechnology, University of
Queensland
学位：PhD, Chemical Engineering（University of Queensland）「 Catalytic conversion of lignocellulosic biomass into sugar
alcohols」
職 歴 ： Process Engineer, Sep 2006-Dec 2009, RelianceIndustries Limited, Mumbai, India/ Postdoctoral Research
Fellow, May 2014-Sep 2015, Catalysis Research Centre,
Hokkaido University/ Postdoctoral Research Fellow, Oct 2015June 2016, Institute for Catalysis, Hokkaido University/
Assistant Professor, June 2016-present Institute for Catalysis,
Hokkaido University

年報 2021・個人編●

学位：PhD, Chemical Engineering（University of Queensland）「 Catalytic conversion of lignocellulosic biomass into sugar
alcohols」
職 歴 ： Process Engineer, Sep 2006-Dec 2009, RelianceIndustries Limited, Mumbai, India/ Postdoctoral Research
Fellow, May 2014-Sep 2015, Catalysis Research Centre,
Hokkaido University/ Postdoctoral Research Fellow, Oct 2015June 2016, Institute for Catalysis, Hokkaido University/
Assistant Professor, June 2016-present Institute for Catalysis,
Hokkaido University
所属学会：触媒学会/日本化学会/American Chemical Society
主要な研究業績：(1) Shrotri, A.; Kobayashi, H.; Fukuoka, A.
Cellulose Depolymerization over Heterogeneous Catalysts. Acc.
Chem. Res. 2018, 51, 761-768. (2) Chen, P.; Shrotri, A.;
Fukuoka, A. Unraveling the hydrolysis of β-1, 4-glycosidic
bonds in cello-oligosaccharides over carbon catalysts. Catal. Sci.
Technol. 2020, 10, 4593-4601. (3) Dostagir, N. H. Md.;
Thompson, C.; Kobayashi, H.; Karim, A. M.; Fukuoka, A.;
Shrotri, A. Rh promoted In2O3 as a highly active catalyst for CO2hydrogenation to methanol. Catal. Sci. Technol. 2020, 10, 81968202. (4) Palai, Y. N.; Shrotri, A.; Fukuoka, A. Silica supported
Sn catalysts with tetrahedral Sn sites for selective isomerizationof glucose to fructose. Catal. Today 2021, 365, 241-248. (5)Dostagir, N. H. Md.; Rattanawan, R.; Gao, M.; Ota, J.;
Hasegawa, J.; Asakura, K.; Fukuoka, A.; Shrotri, A. Co single
atoms in ZrO2 with inherent oxygen vacancies for selectivehydrogenation of CO2 to CO. ACS Catal. 2021, 11, 9450-9461.
学術関係の受賞：第10回新化学技術研究奨励賞, 新化学技術推進協会, 「結晶性セルロースの直接加水分解を可能に す る カ ー ボ ン 触 媒 の 開 発 」（ 2021/06/10 ）・ Best Oralpresentation award at APCAT-7 conference, Mumbai, India(2017/1/26) ・University of Queensland International Research
Tution Award, University of Queensland, Australia(2010/03/15)・University of Queensland Research Scholarship,
University of Queensland, Australia (2010/03/15)・AIBN top up
scholarship for outstanding first year performance in PhD,
University of Queensland, Australia, (2011/04/01).

宋志毅
そんつい
Zhiyi SONG
職名：准教授着任：2018年9月1日
部門/クラスター：高分子機能科学研究部門/遷移金属誘起高分子合成/変換研究クラスター
担当大学院（学部）：理学部
研究室：創成科学研究棟05-310
電話：011-706-9157・ファクシミリ：011-706-9156・電子メール：songzhiyi@cat.hokudai.ac.jp
研究分野：高分子機能材料
研究キーワード：不斉/キラル/ナノカーボン
学歴：中国南開大学化学学院有機化学専攻化学専攻
学位：理学博士
職歴：2006年9月北海道大学,科学技術振興機構研究員/2008
年9月北海道大学触媒化学研究センター特任助教/2011年3月北海道大学触媒化学研究センター助教/2015年10月北海道大学触媒科学研究所助教（分子触媒研究部門）/2017年779

月北海道大学触媒科学研究所准教授（分子触媒研究部門）/2018年9月北海道大学触媒科学研究所准教授（高分子機能科学研究部門）所属学会：日本化学会，触媒学会，先端錯体工学研究会,高分子学会
主要な研究業績：(1) Zhang, Z.; Harada, T.; Pietropaolo, A.;
Wang, Y.; Wang, Y.; Hu, X.; He, X.; Chen, H.; Song, Z.; Bando,M.; et al. Blue circularly polarized luminescent amorphous
molecules with single-handed propeller chirality induced bycircularly polarized light irradiation. Chem. Commun. 2021, 57(14), 1794-1797. (2) Wang, Y.; Zavradashvili, N.; Wang, Y.;
Pietropaolo, A.; Song, Z.; Bando, M.; Katsarava, R.; Nakano, T.
Optically Active Polymers with Cationic Units Connected
through Neutral Spacers: Helical Conformation and Chirality
Transfer to External Molecules. Macromolecules 2020, 22,9916-9928. (3)Vishwakarma, S.; Kumari, A.; Mitra, K.; Singh,
S.; Song, Z.; Bando, M.; Nakano, T.; Gupta, S. K. S.; Ray, B.
Effect of L-Menthol Chain-end on the Optical Rotation,
Chirality, Tacticity and Thermal Properties of Polystyrene
Prepared by ATRP and Polyvinylacetates Prepared by RAFT
Polymerization: A Molecular Weight Dependence Study.
Materials Today Commun. 2020, 26, 101705. (4) Dai, H.;
Shichibu, Y.; Imai, Y.; Hara, N.; Konishi, K.; Wang, Y.; Song, Z.;
Nakano, T. Synthesis and stereochemistry of helicalpolyurethanes based on 2,2′-dihydroxy-1,1′-binaphthyl anddiisocyanatobenzenes. Polym. Chem. 2020, 11, 1134-1144. (5)Bando, M.; Nakajima, K.; Song, Z.; Takahashi, T. Coming Backto the Starting Position of Carbons Traveling in Organic
Molecules on Titanium: Merry-Go-Round Reaction.
Organometallcs 2019, 38, 731-734.

髙草木達
たかくさぎさとる
Satoru TAKAKUSAGI
職名：准教授着任：2008年4月1日
部門/クラスター：触媒表面研究部門/規整表面ナノ構造研
究クラスター
研究室：創成科学研究棟02 312-1
電話：011-706-9114・ファクシミリ：011-706-9114・電子メール：takakusa@cat.hokudai.ac.jp
研究分野：ナノ構造科学/界面化学/ナノ材料・ナノバイオ
サイエンス/反応速度論と触媒/物理化学/電気化学/機能物
質化学/機能材料・デバイス
研究課題：プラズマ触媒反応の機構解明（2019-）/オペラ
ンド表面科学計測手法の開発と触媒活性点の精密構造解析（2018-）/偏光全反射蛍光XAFS法による酸化物上単原子
金属種の三次元構造解析（2008-）/表面X線散乱法と電気化学走査型トンネル顕微鏡による固液界面構造解析（2002-2008）
研究キーワード：物理化学/機能物質化学/機能材料
学歴：1998年3月東京大学理学部化学科卒業/2000年3月東京大学理学系研究科化学専攻修士課程修了/2002年9月東京大学理学系研究科化学専攻博士課程中途退学
学位：2000年3月修士（理学）（東京大学）/2003年4月博士（理学）（東京大学）「TiO2(110)単結晶表面上のナノ構造体形成機構と分子吸着・反応過程のSTM観察」

80

職歴：2001年4月日本学術振興会特別研究員(DC2) (2002年
9月まで）/2002年9月北海道大学助手（大学院理学研究科化学専攻）/2008年4月北海道大学准教授（触媒化学研究セン
ター）/2015年10月北海道大学触媒科学研究所准教授（触媒表面研究部門）在外研究歴：2007年5月- 9月仏国エコール・ポリテクニッ
ク
所属学会：触媒学会/電気化学会/日本化学会/日本表面科学会/日本XAFS研究会
学会活動：触媒学会次世代放射光ワーキンググループ委員（2021-）/日本化学会代表正会員（2010-）/電気化学会北海道支部幹事（2003-）/日本表面真空学会東北・北海道支部
幹事（2013-）/電気化学会編集委員会（2018-2019）/触媒学
会討論会委員会委員及び総務委員会委員（2013-2014）/日
本表面科学会北海道支部幹事（2014-2016）/日本XAFS研究会企画幹事（2015-2017）
主要な研究業績：(1) Lu, B.; Kido, D.; Sato, Y.; Xu, H.; Chun,
W. J.; Asakura, K.; Takakusagi, S. Development of Operando
Polarization-Dependent Total Reflection Fluorescence X‑ray
Absorption Fine Structure Technique for Three-Dimensional
Structure Determination of Active Metal Species on a Model
Catalyst Surface under Working Conditions. J. Phys. Chem. C
2021, 125, 12424-12432. (2) Takakusagi, S.; Iwasawa, Y.;
Asakura, K. Premodified Surface Method to Obtain Ultra-highly
Dispersed Metals and their 3D Structure Control on an Oxide
Single-crystal Surface. Chem. Rec. 2019, 18, 1244-1255. (3)Takakusagi, S.; Kunimoto, A.; Sirisit, N.; Uehara, H.; Ohba, T.;
Uemura, Y.; Wada, T.; Ariga, H.; Chun, Wang-Jae; Iwasawa, Y.;
Asakura, K. A New Indicator for Single Metal Dispersion on a
TiO2(110) Surface Premodified with a Mercapto Compound. J.
Phys. Chem. C 2016, 120, 15785-15791. (4) Takakusagi, S.;
Nojima, H.; Ariga, H.; Uehara, H.; Miyazaki, K.; Chun, W.-J.;
Iwasawa, Y.; Asakura, K. Fine tuning and orientation control ofsurface Cu complexes on TiO2(110) premodified with mercapto
compounds: the effect of different mercapto groupposition.
Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 14080-14088. (5)Takakusagi, S.; Fukui, K.; Tero, R.; Asakura, K.; Iwasawa, Y.
First Direct Visualization of Spillover Species Emitted from Pt
Nanoparticles. Langmuir 2010, 26, 16392-16396.
学 術 関 係 の 受 賞 ： Pacifichem 2000 Student Poster Award（2000/12）
・日本表面科学会ISSS-5 Best Poster Award「Effectof Electrode Potential on Ag Deposition on a Reconstructed
Au(111) Surface Studied by In situ Scanning TunnelingMicroscopy」（2008）
・日本化学会第88春季年会優秀講演賞（学術）「走査型トンネル顕微鏡（STM）による再構成したAu(111)表面上への電気化学的Ag析出過程のその場追跡」（2008/04）
・日本化学会第90春季年会若い世代の特別講
演会「実用的に興味ある固気・固液界面プロセスの原子・分子レベル観察と機構解明」（2010/03）
・日本化学会北海道
支部奨励賞「単結晶表面上に構築した金属ナノ構造体の高分解能計測と表面化学プロセスの原子レベル観察」（2014/01）
・北海道大学研究総長賞奨励賞（2015/03/11）
・
日 本 化 学 会 BCSJ 賞 「 Investigation of the Cleanliness ofTransferred Graphene: The First Step toward Its Application asa Window Material for Electron Microscopy and Spectroscopy」（2015/08）
・American Vacuum Society (AVS) VTD Shop Note
Awards「Portable ultrahigh-vacuum sample storage system forpolarization-dependent total-reflection fluorescence X-ray
absorption fine structure spectroscopy」(2017/06)・日本表面真空学会論文賞「Thorough Search Analysis of Extended X-ray
Absorption Fine Structure Data for Complex Molecules andNanomaterials Applications」(2021/11)

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

高島舞

趙強

たかしままいMai TAKASHIMA

ちゃおちゃん
Qiang ZHAO

職名：助教
着任：2015年10月1日
離任：2022年3月31日
部門/クラスター：光触媒科学研究部門/プラズモン光触媒反応研究クラスター
研究室：創成科学研究棟03-310-2
電話：011-706-9130・ファクシミリ：011-706-9133・電子メー ル ： takashima.m@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://pcat.cat.hokudai.ac.jp/pcat

職名：助教
着任：2021年10月1日
部門/クラスター：分子触媒研究部門
研究室：創成科学研究棟05 111
電話：011-706-9151・ファクシミリ：011-706-9149・電子メー ル ： qiang@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：https://www.cat.hokudai.ac.jp/bunshishokubai.html

研究分野：機能物質化学/触媒・資源化学プロセス
研究課題：エネルギー・資源変換をめざした光触媒反応の基礎原理の解明・プロセス開発
研究キーワード：光触媒/多電子移動反応/光化学/人工光合成/表面処理学歴：2008年3月名古屋大学工学部物理工学科卒業/2010年
3月名古屋大学工学研究科マテリアル理工学専攻修士課程修了/2013年3月東京工業大学理工学研究科機械物理工学
専攻博士課程修了
学位：2010年3月修士（工学）（名古屋大学）/2013年3月博士（工学）（東京工業大学）「テクスチャDLC膜の合成及び高耐摩耗化に関する研究」
職歴：2010年4月日本学術振興会特別研究員（DC1）/2013
年4月日本電信電話株式会社環境エネルギー研究所（研究員）/2015年10月北海道大学触媒科学研究所助教（光触媒科学研究部門)/同大学院環境科学院助教（環境物質科学専攻）
在外研究歴：2011年7月～12月ミネソタ大学訪問研究生
所属学会：触媒学会/電気化学会/表面技術協会/日本機械学会
主 要 な 研 究 業 績 ： (1) Shen, Y.; Nitta, A.; Takashima, M.;
Ohtani, B., Do particles interact electronically? ―Proof ofInterparticle Charge-Transfer Excitation between Adjoined
Anatase and Rutile Particles. Chem. Lett., 2021, 50, 80–83.
(2)Ketwong, P.; Yoshihara, S.; Takeuchi, S.; Takashima, M.;
Ohtani, B., Light intensity-dependence studies on the role ofsurface deposits for titania-photocatalyzed oxygen evolution:
Are they really cocatalysts?. J. Chem. Phys., 2020, 153, 124709.
(3) Hori, H.; Takashima, M.; Takase, M.; Ohtani, B. Kinetic
analysis supporting multielectron reduction of oxygen inbismuth tungstate-photocatalyzed oxidation of organic
compounds. Catal. Today 2018, 313, 218–223. (4) Takeuchi S.;
Takashima M.; Takase M.; Ohtani B. Digitally Controlled
Kinetics of Titania-photocatalyzed Oxygen Evolution. Chem.
Lett. 2018, 47, 373–376. (5) Nitta, A.; Takase, M.; Takashima,M.; Murakami, N.; Ohtani, B. A Fingerprint of Metal-oxide
Powders:
Energy-resolved
DistributionofElectron
Traps. Chem. Commun. 2016, 52, 12096–12099.
学術関係の受賞：日本機械学会若手優秀講演フェロー賞「3次 元 基 材 へ の テ ク ス チ ャ ー DLC 膜 合 成 法 の 開 発 」（2010/11）第32回（2012年春季）応用物理学会講演奨励賞「複雑形状へのテクスチャーDLC膜の作成」（2012/3）

年報 2021・個人編●

研究分野：有機化学/合成化学/分子触媒化学
研究課題：ラジカル触媒として働くキラルリン酸（Ⅲ）触媒の創製研究キーワード：ラジカル触媒/立体化学制御
学歴：2016年3月京都大学合成・生物化学専攻修士課程修了/2019年3月京都大学合成・生物化学専攻博士課程修了
学位：2016年3月修士（工学，京都大学）/2019年3月博士（工学，京都大学）
職歴：2012年2月中国科学院上海有機化学研究所研究補助員/2016年4月独立行政法人日本学術振興会特別研究員/2019年4月アメリカ・パデュー大学化学系博士研究員/2021
年10月より現職
所属学会：日本化学会/日本薬学会
学会活動：なし
主 要 な 研 究 業 績 ：(1) Zhao, Q.; Miura, T.; Murakami, M.
Cyclization Reaction of 4-Acyl-1,2,3-triazoles Possessing
Phenyl Rings through Generation of Electron-Deficient
Carbenoids. Chem. Lett. 2019, 48, 510-512. (2) Miura, T.; Zhao,
Q.; Murakami, M. Selective Functionalization of AromaticC(sp2)–H Bonds in the Presence of Benzylic C(sp3)–H Bonds byElectron-Deficient Carbenoid Generated from 4-Acyl-1sulfonyl-1,2,3-triazoles. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1664516649. (3) Miura, T.; Zhao, Q.; Funakoshi, Y.; Murakami, M.
Site-Selective Introduction of an Enamido Group at the C(3)Position of Indoles. Heterocycles 2015, 91, 1579-1584. (4)Miura, T.; Zhao, Q.; Funakoshi, Y.; Murakami, M. Thermal
Reaction of 4-(p-Aminophenyl)-1-sulfonyl-1,2,3-triazoles
Furnishing Benzoyl Cyanides Through N-Sulfinyl Imine
Intermediates. Chem. Lett. 2015, 44, 967-969.

81

鳥屋尾隆

中島清隆

とやおたかしTakashi TOYAO

なかじまきよたか
Kiyotaka NAKAJIMA

職名：助教
着任：2015年12月1日
部門/クラスター：触媒材料研究部門
担当大学院（学部）：総合化学院
研究室：創成科学研究棟04 111
電話：011-706-9165・ファクシミリ：011-706-9163・電子メー ル ： toyao@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/shimizu/

職名：准教授着任：2015 年 4 月 1 日
離任：2022 年 3 月 31 日
部門/クラスター：物質変換研究部門/酸塩基触媒研究クラスター
研究室：創成科学研究棟 04 309-1
電話：011-706-9136・ファクシミリ：011-706-9139・電子メール：nakajima@cat.hokudai.ac.jp・ウェブページ：
http://www.cat.hokudai.ac.jp/fukuoka/

研究分野：触媒・資源化学プロセス/物理化学/合成化学
研究キーワード：水素化/自動車排ガス浄化/CO2資源化/計算科学/インフォマティクス
学歴：2011年3月大阪府立大学工学部応用化学科卒業/2013
年3月大阪府立大学大学院工学研究科修士課程修了/2015
年9月大阪府立大学大学院工学研究科博士課程修了
学位：2015年9月博士（工学）（大阪府立大学）
職歴：2013年4月独立行政法人日本学術振興会 特別研究員（DC1）/2015年10月独立行政法人日本学術振興会 特別研究員（PD）/2015年12月北海道大学触媒科学研究所助教
所属学会：触媒学会/日本化学会/石油学会
学会活動：触媒学会若手委員（2012-）/石油学会北海道支部幹事(2016-)
主要な研究業績：(1) Ting , K.W.; Maeno, Z.; Siddiki, S. M. A.
H.; Shimizu, K; Toyao, T. Reverse Water-Gas Shift Reaction via
Redox of Re Nanoclusters Supported on TiO2. Chem. Lett. 2021,
50, 158–161. (2) Toyao, T.; Maeno, Z.; Takakusagi, S.; Kamachi,T.; Takigawa, I.; Shimizu, K. Machine Learning for Catalysis
Informatics: Recent Applications and Prospects. ACS Catal. C
2020, 10, 2260–2297. (3) Jing. Y.; Cai. Z.; Liu, C.; Toyao, T.;
Maeno, Z.; Asakura, H.; Hiwasa, S.; Nagaoka, S.; Kondoh, H.;
Shimizu, K. Promotional Effect of La in the Three-Way
Catalysis of La-Loaded Al2O3-Supported Pd Catalysts(Pd/La/Al2O3). ACS Catal. 2020, 10, 1010–1023. (4) Toyao, T.;
Kayamori, S.; Maeno, Z.; Siddiki, S. M. A. H.; Shimizu, K.
Heterogeneous Pt and MoOx Co-Loaded TiO2 Catalysts for
Low-Temperature CO2 Hydrogenation to Form CH3OH. ACS
Catal. 2019, 9, 8187–8196. (5) Ting, K. W.; Toyao, T.; Siddiki,
S. M. A. H.; Shimizu, K. Low-Temperature Hydrogenation of
CO2 to Methanol over Heterogeneous TiO2-Supported Re
Catalysts. ACS Catal. 2019, 9, 3685–3693.

82

研究分野：触媒・資源化学プロセス/機能物質化学/
研究課題：水中で機能する固体酸塩基触媒の開発/固体触媒によるバイオマス変換
研究キーワード：酸塩基触媒/金属酸化物/バイオマス変換
学歴：2001年3月明治大学理工学部工業化学科卒業/2003年
3月東京工業大学大学院総合理工学研究科物質電子化学専
攻修士課程修了/2006年3月同博士課程修了
学位：2003年3月修士（理学）（東京工業大学）/2006年3月
博士（理学）（東京工業大学）「Studies on the syntheses,
structural characteristics, and applications of organic-inorganic
hybrid mesoporous materials」
職歴：2006年4月株式会社豊田中央研究所，客員研究員/2007年4月東京工業大学，特任助教（応用セラミックス研究所）/2009年2月同助教/2015年4月北海道大学准教授（触媒化学研究センター/2015年10月北海道大学触媒科学研究所准教授（物質変換研究部門）
所属学会：日本化学会/触媒学会/日本ゼオライト学会/石油学会
学会活動：触媒学会若手会幹事（2004-2006）
・触媒学会若手会代表幹事（2005-2006）
・触媒学会キャタリシススクー
ル運営委員（2008-2011）
・触媒学会討論会委員（2011-2013）
・
ゼオライト学会ゼオライト研究発表会実行委員（2008,2010,2012）
・日本化学会春季年会，プログラム編成
委員（2011,2013）
・第7回酸塩基触媒国際会議(ABC-7)実行委員（2011-2013）
・石油学会会誌編集委員（2014-2015）
・
触媒学会代議員（2014-2016）・触媒学会北海道地区幹事（2016-2018）
・石油学会北海道支部幹事（2016-2018）
・触媒学会企画教育委員（2019-2021）
・日本化学会北海道支部
幹事（2016-2021）
主 要 な 研 究 業 績 ： (1) Nakajima, K.; Baba, Y.; Noma, R.;
Kitano, M.; Kondo, J. N.; Hayashi, S.; Hara, M. Nb2O5·nH2O asa Heterogeneous Catalyst with Water-Tolerant Lewis Acid Sites.
J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4224-4227. (2) Gupta, N. K.;
Fukuoka, A.; Nakajima, K. Amorphous Nb2O5 as a Selective andReusable Catalyst for Furfural Production from Xylose inBiphasic Water and Toluene. ACS Catal. 2017, 7, 2430-2436. (3)Kim, M.; Su, Y.; Fukuoka, A.; Hensen, E. J. M.; Nakajima, K.
Aerobic Oxidation of 5-(Hydroxymethyl)furfural Cyclic Acetal
Enables Selective Furan-2,5-dicarboxylic Acid Formation with
CeO2-Supported Gold Catalyst. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57,
8235-8239. (4) Kim, M.; Su, Y.; Aoshima, T.; Fukuoka, A.;
Hensen, E. J. M.; Nakajima, K. Effective Strategy of Furan
Dicarboxylate Production for Biobased Polyester Applications.
ACS Catal. 2019, 9, 4277-4285. (5) Wiesfeld, J. J.; Kim, M.;
Nakajima, K.; Hensen, E. J. M. Selective Hydrogenation of 5Hydroxymethylfurfural to 2,5-Bis(hydroxymethyl)furan Using
Supported Rhenium-promoted Nickel Catalysts in Water. Green

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

Chem. 2020, 22, 1229-1238.
学術関係の受賞：石油学会奨励賞（出光興産賞）「水中で機能する酸化ニオブおよびスルホン化カーボン固体酸触媒の開発とバイオマス変換反応への応用」（2012/05）
・東京
工業大学，挑戦的研究賞「新規な水中機能触媒を用いた植物由来炭化水素からの必須化学品原料の環境低負荷合成」（2014/10）
・触媒学会奨励賞「水中で機能する固体ルイス酸の開発と糖変換反応への応用」（2015/3）
・日本化学会，
若い世代の特別講演会，講演賞「酸化チタンの水中ルイス酸特性とグリセロール水溶液からの乳酸合成への応用」（2015/03/11）・平成28年度北海道大学研究総長賞奨励賞(2017/1/31)

中野環
なかのたまきTamaki NAKANO
職名：教授
着任：2012年 4月1日
部門/クラスター：高分子機能科学研究部門/触媒研究基盤
開発クラスター
研究室：創成科学研究棟05 309-1
電話：011-706-9155・ファクシミリ：011-706-9156・電子メール ：tamaki.nakano@cat.hokudai.ac.jp・ウェブページ ：http://polymer.cat.hokudai.ac.jp/
研究分野：高分子化学
研究課題：らせん高分子の合成・高分子の精密立体構造制
御・光電子機能性高分子の開発・高分子の励起状態キラリ
ティー制御
研究キーワード：光/不斉/キラル/らせん/π電子
学歴：1986年3月大阪大学基礎工学部合成化学科卒業/1988
年3月大阪大学大学院基礎工学研究科博士前期課程化学専
攻修了/1990年8月大阪大学大学院基礎工学研究科博士後期課程化学専攻退学
学位：1988年3月工学修士（大阪大学）/1991年6月工学博士（ 大 阪 大 学 ）「 Asymmetric Polymerization of Bulky
Methacrylates and Stereomutaion of Helical Polymers」
職歴：1990年9月名古屋大学助手（工学部応用化学科機能
高分子化学講座）/1997年4月名古屋大学大学院工学研究科
応用化学専攻助手/1998年4月同助教授/1999年4月奈良先端科学技術大学院大学助教授（物質創成科学研究科反応制御科学講座）/2006年4月北海道大学教授（大学院工学研究院
生物機能高分子部門）/2012年4月触媒化学研究センター教
授（集合機能化学研究部門部門）/2015年10月北海道大学触媒科学研究所教授（高分子機能科学研究部門）
在外研究歴：1993年9月-1994年8月コーネル大学客員研究員
所属学会：高分子学会/日本化学会/光化学協会/触媒学会/
有機合成化学協会/アメリカ化学会
学会活動：高分子学会関西支部幹事（2002-2006）
・同北海道支部理事（2008-）・日本化学会北海道支部幹事（20102012）
・高分子学会高分子命名法委員会委員（2004-）委員長（2019-）
・「高分子」誌編集委員会支部委員（2010-2012）
・
IUPAC Division IV IUPAC Subcommittee for Polymer
Terminology (SPT) member（2010-）
・日本化学会命名法専門委員会委員（2016-)・高分子学会理事（2019-2022）・日本

年報 2021・個人編●

化学会北海道支部代議員（2021-）
主要な研究業績：(1) Zhang, Z.; Harada, T.; Pietropaolo, A.;
Wang, Y.; Wang, Y.; Hu, X.; He, X.; Chen, H.; Song, Z.; Bando,M.; et al. Blue circularly polarized luminescent amorphous
molecules with single-handed propeller chirality induced bycircularly polarized light irradiation. Chem. Commun 2021, 57,
1794-1797. (2) Wang, Y.; Zavradashvili, N.; Wang, Y.;
Pietropaolo, A.; Song, Z.; Bando, M.; Katsarava, R.; Nakano, T.
Optically Active Polymers with Cationic Units Connected
through Neutral Spacers: Helical Conformation and Chirality
Transfer to External Molecules. Macromolecules 2020, 22,9916-9928. * (3) Wang, Y.; Harada, T.; Phuong, L. Q.;
Kanemitsu, Y.; Nakano, T. Helix Induction to Polyfluorenes
Using Circularly Polarized Light: Chirality Amplification,
Phase-Selective Induction, and Anisotropic Emission.
Macromolecules 2018, 51, 6865-6877.* (4) Pietropaolo, A.;
Nakano, T. Molecular Mechanism of Polyacrylate Helix Sense
Switching across Its Free Energy Landscape. J. Am. Chem. Soc.
2013, 135, 5509−5512.* (5) Wang, Y.; Sakamoto, T.; Nakano, T.
Molecular Chirality Induction to an Achiral π-Conjugated
Polymer by Circularly Polarized Light. Chem. Commun. 2012,
48, 11862–11866.*
学術関係の受賞：平成 20 年度高分子学会学会賞（科学）「 π- ス タ ッ ク 型 高 分 子 の 合 成 ， 構 造 お よ び 機 能 」（2009/05/27）
・平成 6 年度高分子学会ポリマージャーナル
論 文 賞 「 Asymmetric Polymerization of Triphenylmethyl
Methacrylate Using 9-Alkyl-9-fluorenyllithium-(-)-Sparteine
Complexes. Influence of Organolithium Structure on the
Propagation Stereochemistry」（1995/05/28）

西田まゆみにしだまゆみMayumi NISHIDA
職名：教授
着任：2014年4月1日
退任：2022年3月31日
部門/クラスター/ユニット：研究開発部門/触媒研究基盤
開発クラスター/産学官連携触媒研究ユニット
研究室：創成科学研究棟02 306
電話：011-706-9381・ファクシミリ：011-706-9381・電子メー ル ： m-nishida@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ :http://www.cat.hokudai.ac.jp/nishida/index.html
2015年4月1日より北海道大学と国立研究開発法人産業技術総合研究所との間に導入されたクロスアポイントメン
ト制度の活用により，クロスアポイントメントフェロー
として産総研触媒化学融合研究センター北大クロスアポイントメントチームのチーム長を勤めている．
研究室：茨城県つくば市東1-1-1中央第5棟6階
電話：080-3301-4131・電子メール：mayumi-nishida@aist.
go.jp・ウェブページ：http://www.aist.go.jp
研究分野：有機合成化学/有機金属触媒化学/イオン液体
研究課題：産学官連携強化
研究キーワード：有機合成化学/有機金属触媒化学/イオン
液体
学歴：1979年3月筑波大学自然学類化学科卒業
学位：1992年9月薬学博士（北海道大学）「（＋）－ヒルス
チン酸の全合成」

83職歴：1979年4月帝京大学助手（薬学部）/1984年4月相模中央化学研究所研究員/1990年8月北海道大学助手（薬学部）/1998年7月北海道大学助教授（薬学部）/1998年11月広栄化
学工業株式会社主席研究員（研究所）/2004年5月広栄化学
工業株式会社部長（研究所）/2006年6月広栄化学工業株式会社研究所長（研究開発本部）/2007年6月広栄化学工業株式会社理事研究所長（研究開発本部）/2011年4月広栄化学
工業株式会社執行役員研究所長（研究開発本部）/2014年4月北海道大学触媒化学研究センター教授（実用化基盤技術開発部）/2015年4月-至現在 国立研究開発法人産業技術総合研究所クロスアポイントメントフェローチーム長（触媒化学融合研究センター北大クロスアポイントメントチーム）/2015年10月-至現在 北海道大学触媒科学研究所教授（実用化推進系研究開発部門）/2009年-至現在 中国人民大学客員教授/2015年6月-2017年6月 綜研化学株式会社
外部監査役/2017年7月-2019年6月 綜研化学株式会社顧問/2014年4月-至現在 ケミカルソフト株式会社技術顧問/2014年4月至現在 株式会社ウェストコーナー最高顧問/2014 年 4 月 至 現 在 Kagashin Global Network (P) Ltd.
Advisory Board/2020年6月至現在 レイズネクスト株式会
社社外取締役（監査等委員）/2014年4月-2016年3月 領域アドバイザー (JST ACCEL)/ 2018年4月-至現在 領域アドバ
イザー (JST CREST) [革新的反応] 新たな生産プロセス構
築のための電子やイオン等の能動的制御による革新的反応 技 術 の 創 出 / 2017 年 10 月- 至 現 在 研 究 参 加 者 （ JSTCREST革新的触媒 清水チーム）/2017年10月-至現在 研
究 参 加 者 （ JST CREST 革 新 的 触 媒
高橋チーム
http://catalystinfo.eng.hokudai.ac.jp）/ 2018年5月―2019年6月
研究委託先「NEDO先導研究プログラム／エネルギー・環
境新技術先導研究プログラム／SILP触媒を用いた流通型
CO2直接利用ヒドロホルミル化反応の開発」
所属学会：日本化学会/日本フッ素化学会/有機合成化学協会
学会活動：有機合成化学協会本部理事(2010-2011）有機合成化学協会関東支部幹事/（2009-2013）/日本化学経営シン
クタンク理事（2012-2013)/日本化学会北海道支部幹事(2015-2016)
主要な研究業績(1) Hatanaka, M.; Uchiage, E.; Nishida, N.; Tominaga, K. Lowtemperature Reverse Water-Gas Shift Reaction Using SILP Ru
Catalysts under Continuous-flow Conditions. Chem. Lett. 2021,
50, 1586-1588. (2) Hatanaka M.; Yasuda, T.; Uchiage, E.;
Nishida, N.; Tominaga, K., Continuous Gas-Phase
Hydroformylation of Propene with CO2 Using SILP Catalyst.
ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 11674–11680. (3)Takahash, K.; Takahashi, L.; Miyazato, I.; Fujima, J.; Tanaka, Y.;
Uno, T.; Satoh, H.; Ohno, K.; Nishida, M.; Hirai, K.; Ohyama,J.; Nguyen, T. N.; Nishimura, S.; Taniike T. The Rise of Catalyst
Informatics: Towards Catalyst Genomics. ChemCatChem 2019,11, 1146−1152. (4) Yasuda, T.; Uchiage, E.; Fujitani, T.;
Tominaga, K.; Nishida, M. Reverse Water Gas Shift Reaction
Using Supported Ionic Liquid Phase Catalysts. Appl. Catal., B
2018, 232, 299–305. (5) Kimura, A.; Hayama, H.; Hasegawa, J.;
Nageh, H.; Wang, Y.; Naga, N.; Nishida, M.; Nakano, T.
Recyclable and efficient polyurethane-Ir catalysts for directborylation of aromatic compounds. Polym. Chem. 2017, 8, 74067415.
学術関係の受賞：公益信託林女性自然科学者研究助成（1995）・秋山記念生命科学振興財団奨励助成「光学活性ルテニウム触媒を用いる不斉環化反応の開発」（1996/09）

84

長谷川淳也
はせがわじゅんや
Jun-ya HASEGAWA
職名：教授
着任：2012年10月1日
部門/クラスター：触媒理論研究部門/触媒研究基盤開発ク
ラスター/酸塩基触媒研究クラスター/機能性合金触媒研究
クラスター
研究室：創成科学研究棟05 217-C
電話：011-706-9145・ファクシミリ：011-706-9145・電子メー ル ： hasegawa@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：https://www.cat.hokudai.ac.jp/hasegawa/
研究分野：触媒理論化学/計算化学/量子化学/
研究課題：複雑分子系における電子構造理論と計算モデルの開発・触媒系の反応メカニズムに関する理論解析・蛋白質や溶液中における化学反応の理論解析研究キーワード：触媒理論/触媒反応解析/マルチスケール
モデル/電子状態理論/励起状態
学歴：1993年3月京都大学工学部合成化学科卒業/1995年3月京都大学工学研究科合成・生物化学専攻修士課程修了/1998年3月京都大学工学研究科合成・生物化学専攻博士課
程修了
学位：1995年3月修士（工学，京都大学）/1998年3月博士（工学，京都大学）「Theoretical Study on the Excited States andElectron Transfer Reactions in Photosynthetic Reaction Center」
職歴：1997年4月日本学術振興会特別研究員(DC2)/1999年4
月ルンド大学博士研究員（理論化学科）/1999年11月京都大学助手（大学院工学研究科合成・生物化学専攻合成化学講
座量子物理化学分野）/2007年4月京都大学助教（大学院工学研究科合成・生物化学専攻合成化学講座量子物理化学分野）/2008年12月京都大学講師（大学院工学研究科合成・生物化学専攻合成化学講座物理有機化学分野）/2011年10月
京都大学准教授（京都大学福井謙一記念研究センター総合研究部門）/2012年4月自然科学研究機構分子科学研究所客員准教授/2012年10月北海道大学教授（触媒化学研究セン
ター触媒基礎研究部触媒理論化学研究部門）/2012年10月2014年3 月自然科学研究機構分子科学研究所客員教授/2015年10月北海道大学触媒科学研究所教授（触媒理論研
究部門）
在外研究歴：1999年4月-10月ルンド大学博士研究員
所属学会：理論化学研究会/触媒学会/分子科学会/日本化学会/米国化学会
学会活動：日本化学会近畿支部「化学への招待」委員会委員(2008-2009)・量子化学研究協会理事(2007-)・次世代スパコン戦略機関プログラム「計算物質科学イニシアチブ」戦
略課題小委員会委員(2011-2015)・Chemistry Letter誌編集委員（2013-）
・触媒学会企画教育委員(2014-2015)・触媒学会
代議員(2016-)
主 要 な 研 究 業 績 ： (1) De Chavez, D. P.; Hasegawa, J.
OpenMechanochem: A Python module for mechanochemical
simulations. SoftwareX, 2021, 16, 100879. (2) Hoshimoto, Y.;
Sakuraba, M.; Kinoshita, T.; Ohbo, M.; Ratanasak, M.;
Hasegawa, J.; Ogoshi, S. A boron-transfer mechanism mediating
the thermally induced revival of frustratedcarbene–borane pairs
from their shelf-stableadducts. Comm. Chem. 2021, 4, 137. (3)Miyazaki, R.; Jin, X.; Yoshii, D.; Yatabe, T.; Yabe, T.; Mizuno,
N.; Yamaguchi, K.; Hasegawa, J. Mechanistic Study of C-H
Bond Activation by O2 on Negatively Charged Au Clusters: a,ß-

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

Dehydrogenation of 1-Methyl-4-piperidone by Supported Au
Catalysts. Cat. Sci. Technol. 2021, 11, 3333-3346. (4) De
Chavez, D. P.; Kobayashi, H.; Fukuoka, A.; Hasegawa, J. On theElectronic Structure Origin of Mechanochemically Induced
Selectivity in Acid Catalyzed Chitin Hydrolysis. J. Phys. Chem.
A 2021, 126, 187-197. (5) Ng, J.; Arima, H.; Mochizuki, T.; Toh,
K.; Matsui, K.; Ratanasak, M.; Hasegawa, J.; Hatano, M.;
Ishihara, K. Chemoselective Transesterification of Methyl(Meth)acrylates Catalyzed by Sodium(I) or Magnesium(II)Aryloxides. ACS Catal. 2021, 11, 199-207.
学術関係の受賞：Asian Rising Star Award, The 15-th Asian
Chemical Congress （ 2013/8/20 ）・ Centre de Mecanique
Ondulatoire Appliquee QSCP Promising Scientist Award（2011/9/14）
・平成 21 年度分子科学会奨励賞・「光生物学
システムの励起状態と機能：高精度電子理論の開発を基盤とする理論的研究」（2009/09/22）.

坂東正佳
ばんどう まさよし
Masayoshi BANDO
職名：助教
着任：2020年4月1日
部門：高分子機能科学研究部門
担当大学院（学部）：理学部
研究室：創成科学研究棟05-310
電話：011-706-9157・ファクシミリ：011-706-9156・電子メール：masayoshi.bando@cat.hokudai.ac.jp
研究分野：有機金属化学/高分子化学
研究キーワード：不斉/キラル/らせん
学歴：北海道大学大学院生命科学院
学位：博士（薬学）
職歴：2020年 4月北海道大学触媒科学研究所助教
所属学会：日本化学会，触媒学会，高分子学会
主要な研究業績： (1) Zhang, Z.; Harada, T.; Pietropaolo, A.;
Wang, Y.; Wang, Y.; Hu, X.; He, X.; Chen, H.; Song, Z.; Bando,M.; et al. Blue circularly polarized luminescent amorphous
molecules with single-handed propeller chirality induced bycircularly polarized light irradiation. Chem. Commun. 2021, 57(14), 1794-1797. (2) Wang, Y.; Zavradashvili, N.; Wang, Y.;
Pietropaolo, A.; Song, Z.; Bando, M.; Katsarava, R.; Nakano, T.
Optically Active Polymers with Cationic Units Connected
through Neutral Spacers: Helical Conformation and Chirality
Transfer to External Molecules. Macromolecules 2020, 22,9916-9928. (3) Bando, M.; Nakajima, K.; Song, Z.; Takahashi,
T. Coming Back to the Starting Position of Carbons Traveling in
Organic Molecules on Titanium: Merry-Go-Round Reaction.
Organometallcs 2019, 38, 731-734. (4) Bando, M.; Nakajima,K.; Song, Z.; Takahashi, T., Metal-dependent regioselective
homocoupling of stannyl-and alkyl-substituted alkynes on group
4 elements. Formation of unsymmetrical titanacyclopentadienes
and symmetrical zircona-cyclopentadienes. Dalton Trans. 2019,48, 13912-13915. (5) Bando, M.; Nakajima, K.; Song, Z.;
Takahashi, T. Formation A Spiro[4,4]nona-1,3,6-triene by the
Reaction of Bis(cyclopentadienyl)titanacyclopentadienes with
Bismuth(III) Chloride. Dalton Trans. 2017, 46, 16408-16411.

年報 2021・個人編●

福岡淳
ふくおかあつしAtsushi FUKUOKA
職名：教授
着任：2007年4月1日
部門/クラスター：物質変換研究部門/触媒研究基盤開発ク
ラスター
研究室：創成科学研究棟04 310-2
電話：011-706-9140・ファクシミリ：011-706-9139・電子メー ル ： fukuoka@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/fukuoka/
研究分野：触媒・資源化学プロセス/機能物質化学/グリー
ン・環境化学
研究課題：触媒法バイオマス変換・鮮度保持のための触媒研究キーワード：触媒/バイオマス/セルロース/ナノ粒子/
エチレン酸化/鮮度保持
学歴：1982年3月東京大学工学部合成化学科卒業/1984年3月東京大学工学系研究科工業化学専攻修士課程修了/1985
年12月同博士課程中退
学位：1984年3月工学修士（東京大学）/1989年12月工学博士（東京大学）「A Study on Homogeneous and Heterogeneous
Bimetallic Cluster Catalysts」
職歴：1986年1月北海道大学助手（触媒研究所）/1991年4月
東京農工大学講師（工学部）/1995年8月同助教授/1997年4月北海道大学助教授（触媒化学研究センター）/2007年4月
同教授/2010年4月同センター長/2014年4月北海道大学総長
補佐/2015年10月北海道大学触媒科学研究所教授（物質変換研究部門）
在外研究歴：1988年11-12月ノースウェスタン大学/2003年
7-8月オレゴン州立大学/2003年8-10月ニューメキシコ大学
所属学会：日本化学会/触媒学会/ゼオライト学会/石油学会/アメリカ化学会
学会活動：ゼオライト学会理事（2004-2005）
・ゼオライト学会ZMPC2009組織委員（2007-2009）・触媒学会TOCAT6/
APCAT5組織委員（2008-2011）
・触媒学会バイオマス変換
触媒研究会世話人代表（2008-2012）・触媒学会TOCAT7組
織委員（2011-2014）
・触媒学会理事（2012-2014）
・第16回
均一系不均一系触媒国際会議組織委員長（2012-2013）
・国際触媒学会評議員（2012-2016）
・国際触媒学会オフィサー（2016-）
・触媒学会会長（2018-2019）・日本化学会北海道支部長（2019-2020）
・日本化学会理事（2020-2022）
主要な研究業績：(1) Yayati, N. P.; Shrotri, A.; K.; Fukuoka, A.
Selective Oxidation of Furfural to Succinic Acid over Lewis
Acidic Sn-Beta. ACS Catal. 2022, 12, 3534-3542. (2)Kobayashi, H.; Techikawara, K.; Fukuoka, Hydrolyitc
hydrogenation of chitin to amino sugara alcohol. Green Chem.
2019, 19, 3350-3356. (3) Jiang, C.; Hara, K.; Fukuoka, A. LowTemperature Oxidation of Ethylene over Platinum Nanoparticles
Supported on Mesoporous Silica. Angew. Chem. Int. Ed. 2013,
52, 6265-6268. (4) Kobayashi, H.; Yabushita, M.; Komanoya, T.;
Hara, K.; Fujita, I.; Fukuoka, A. High-Yielding One-Pot
Synthesis of Glucose from Cellulose Using Simple ActivatedCarbons and Trace Hydrochloric Acid. ACS Catal. 2013, 3, 581587. (5) Fukuoka, A.; Dhepe, P. L. Catalytic Conversion of
Cellulose into Sugar Alcohols. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45,
5161-5163.
学術関係の受賞：触媒学会奨励賞「異種金属クラスター担
持触媒の構造と反応特性に関する研究」（1994/04/02）・山85

下太郎顕彰育成会学術研究奨励賞「金属クラスターの触媒作用に関する研究」（1995/05/26）・台湾国家科学委員会化
学研究推動中心レクチャーシップ（2008/11/20）
・北海道大学研究総長賞優秀賞（2015/03/11）
・触媒学会学会賞（学術部 門 ）「 固 体 触 媒 に よ る セ ル ロ ー ス 分 解 の 研 究 」（2015/03/23）
・グリーン・サスティナブル・ケミストリー（GSC）賞・文部科学大臣賞「固体触媒によるセルロース
系バイオマス分解の先導的研究」（2015/07/07）・北海道大学研究総長賞優秀賞（2017/01/31）
・井上春成賞「青果物鮮度保持用プラチナ触媒の開発」（2020/09/16）

intermetallics as an ultrastable and selective catalyst for propane
dehydrogenation. Nat. Commun. 2020, 11, 2838. (5) Wang, Y.;
Furukawa, S.; Song, S.; He, Q.; Asakura, H.; Yan, N. Catalytic
production of alanine from waste glycerol. Angew. Chem. Int.
Ed., 2020, 59, 2289-2293.
学術関係の受賞：The 16th International Congress on Catalysis(ICC16) Young Scientist Prize (2016/07）・金属学会奨励賞（2016/09）
・触媒学会奨励賞「白金族元素を主成分とする
金属間化合物触媒の創製と展開」（2017/03）
・石油学会奨励賞「合金材料を基盤とした高効率NOx還元およびアルカン
脱水素触媒の開発」（2021/03）
・文部科学大臣表彰若手科学者賞「合金反応場設計に基づく高効率触媒系の開発に関する研究」（2021/04）

古川森也
ふるかわしんや
Shinya FURUKAWA

職名：准教授着任：2016年7月15日
部門/クラスター：触媒材料研究部門/機能性合金触媒研究
クラスター
担当大学院（学部）：総合化学院
研究室：創成科学研究棟04-311-1
電話：011-706-9162・ファクシミリ：011-706-9163・電子メー ル ： furukawa@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/shimizu/member_3.html
研究分野：触媒・資源化学プロセス/物理化学/計算化学研究キーワード：合金触媒/金属間化合物/水素化脱水素
学歴：2007年3月 京都大学工学部工業化学科卒業/2009年3月 京都大学大学院工学研究科修士課程修了/2012年3月
京都大学大学院工学研究科博士課程修了
学位：2012年3月 博士（工学）（京都大学）
職歴：2009年4月 日本学術振興会特別研究員（DC1）/ 2012年4月 東京工業大学理学院化学系 助教 / 2016年7月北海道大学触媒科学研究所准教授（触媒材料研究部門）/ 2019年8月 文部科学省研究振興局 学術調査官（兼任）/ 2019年10月 科学技術振興機構さきがけ研究者（兼任）
所属学会：触媒学会/石油学会/金属学会/日本化学会/
学会活動：触媒学会東日本支部幹事（2013-15）
・石油学会
ジュニアソサイアティー幹事（2013-）
・触媒学会企画教育委員（2014-2016）
・触媒学会若手会委員長（2014-2016）
・
触媒学会広報委員（2015-2016）
・触媒学会東日本支部代議員（2015-2017）
・触媒学会キャタリシススクール運営委員（2016）
・触媒学会北日本支部幹事（2017-）
・触媒学会討論会委員（2018-2020）
・触媒学会編集委員（2022-）
・日本化学会北海道支部幹事（2018-）
主要な研究業績：(1) Xing, F.; Nakaya, Y.; Yasumura, S.;
Shimizu, K.; Furukawa, S. Ternary platinum–cobalt–indium
nanoalloy on ceria as a highly efficient catalyst for the oxidative
dehydrogenation of propane using CO2. Nat. Catal. 2022, 5, 5565. (2) Nakaya, Y.; Xing, F.; Ham, H.; Shimizu, K.; Furukawa
S. Doubly Decorated Platinum–Gallium Intermetallics as Stable
Catalysts for Propane Dehydrogenation. Angew. Chem. Int. Ed.
2021, 60, 19715-19719. (3) Zhang, J.; Ma, R.; Ham, H.; Shimizu,
K.; Furukawa, S., Electroassisted Propane Dehydrogenation at
Low Temperatures: Far beyond the Equilibrium Limitation.
JACS Au 2021, 1, 1688–1693. (4) Nakaya, Y.; Hirayama, J.;
Yamazoe, S.; Shimizu, K.; Furukawa, S. Single-atom Pt in

86

前野禅
まえのぜん
Zen MAENO
職名：特任講師
着任：2018年4月1日
離任：2022年3月31日
部門/クラスター：触媒材料研究部門
担当大学院（学部）：総合化学院
研究室：創成科学研究棟04-312-1
電話：011-706-9165・ファクシミリ：011-706-9163・電子メー ル ： maeno@cat.hokudai.ac.jp ・ ウ ェ ブ ペ ー ジ ：http://www.cat.hokudai.ac.jp/shimizu/
研究分野：触媒・資源化学プロセス/化学工学/合成化学
研究キーワード：ナノ空間/多核金属種/金属ヒドリド/C−H
活性化/資源有効利用
学歴：2009年3月大阪大学基礎工学部化学応用科学科卒業/2011年3月大阪大学大学院基礎工学研究科物質創成専攻
修士課程修了/2013年6月 大阪大学大学院 基礎工学研究科物質創成専攻博士課程修了
学位：2013年6月博士（工学）（大阪大学）
職歴：2013年4月独立行政法人日本学術振興会特別研究員（DC2）/2013年7月大阪大学大学院基礎工学研究科物質創成専攻助教（實川研究室）/2018年4月北海道大学触媒科学研究所特任講師（触媒材料研究部門）
所属学会：日本化学会/触媒学会/石油学会
学会活動：触媒学会ナノ構造触媒研究会世話人（2018-）/
第 122 回触媒討論会（触媒学会）実行委員（2018）
主要な研究業績：(1) Maeno, Z.; Yasumura, S.; Wu, X.; Huang,
M.; Liu, C.; Toyao, T.; Shimizu, K. Isoalted indium-hydrides in
CHA zeolites: speciation and catalysis for nonoxidative
dehydrogenation of ethane. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 48204832. (2) Yasumura, S.; Ide, H.; Ueda, T.; Jing, Y.; Liu, C.; Toyao,T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Transformation of bulk Pd to Pd
cations in small-pore CHA zeolites facilitated by NO. JACS Au
2021, 1, 201-211. (3) Yasumura, S.; Ueda, T.; Ide, H.; Otsubo,
K,; Liu, C.; Tsunoji, N.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Phys.
Chem. Chem. Phys., 2021, 23, 22273-22282. (4)Huang, M.;
Yasumura, S.; Li, L.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K. Highloading Ga-exchanged MFI zeolites as selective and cokeresistant catalysts for nonoxidative ethane dehydrogenation.
Catal. Sci. Tech. 2022, 12, 986-995. (5) Li, L.; Miyazaki, S.;
Yasumura, S.; Ting, K. W.; Toyao, T.; Maeno, Z.; Shimizu, K.

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

Continuous CO2 Capture and Selective Hydrogenation to COover Na-Promoted Pt Nanoparticles on Al2O3. ACS Catal. 2022,
12, 2639-2650.
学術関係の受賞：2014 年 The 7th Tokyo Conference on
Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT7), TheBest Poster Award Winner (2014/07)/第 9 回大阪大学総長による表彰（2014/10）/触媒学会最優秀論文賞（2016/12）/日

年報 2021・個人編●

本化学会第 98 春季年会優秀講演賞（学術）（2018/04）/2021
年度触媒学会奨励賞 (2022/01) / 日本化学会第 102 春季年
会若い世代の特別講演（2022/03）

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教職員の特許《特許番号・発明者「発明の名称」特許権者（登録日）》■2021年度に登録された特許
6650140・安田友洋，西田まゆみ，富永健一，佐藤一彦「一酸化炭素製造用触媒組成物および一酸化炭素製造方法」国立大学法人北海道大学，国立研究開発法人産業技術総合研究所（2020/1/22）
6939141・中島清隆，福岡淳，キムミンジュン，青島敬之，松尾武士「アルコールの製造方法」国立大学法人
北海道大学，三菱ケミカル株式会社（2021/9/6）
6900801・中島清隆，福岡淳，キムミンジュン，青島敬之「カルボン酸エステル又はカルボン酸の製造方法」国立大学法人北海道大学，三菱ケミカル株式会社（2021/6/21）
7018625・南部宏暢，笠間勇輝，藤井亘，福岡淳，中島清隆「臭気低減剤」太陽化学株式会社，国立大学法人北海道大学（2022/2/3）

教職員の受賞■2021年度の受賞
文部科学省令和3年度科学技術分野文部科学大臣表彰 古
川森也「合金反応場設計に基づく高効率触媒系の開発に関する研究」（2021/04/06）
新化学技術推進協会第10回新化学技術研究奨励賞 Abhijit
SHROTRI「結晶性セルロースの直接加水分解を可能にするカーボン触媒の開発」（2021/06/10）
Catalysts 2021 Guest Editor Awards Ewa KOWALSKA（2021/09/30）
触媒学会2021年度奨励賞
前野禅「ゼオライト細孔内に生成したInおよびPd活性種の機能開拓」（2022/01/01）
日本化学会第102春季年会若い世代の特別講演 前野禅「ゼオライト内にin situ生成する新規金属錯体種の局所構造解析と触媒機能開拓」（2022/03/26）

2021年度担当講義担当教員で「*」は責任教員，（）は触媒科学研究所以外の所属教員をあらわす．
［］内は単位数．

■学士課程・全学教育
一般教育演習（フレッシュマンセミナー）「クイズで学ぶ
化学と科学」［2］大谷文章
一般教育演習（フレッシュマンセミナー）「量子ビームとプラズマ応用の世界」［2］（及川俊一）/（平賀富士夫）/（富岡智）/（加美山隆）/（山内有二*）/（金子純一）/
髙草木達/（信太祐二）/（佐藤博隆）/（大沼正人）/（白井直機）/（柴山環樹）/朝倉清髙/（佐々木浩一）/（梅垣菊男）
一般教育演習（フレッシュマンセミナー）「高分子化学の基礎」［2］中野環■学士課程・全学教育（教養科目）
環境と人間「触媒化学のフロンティア」［2］飯田健二/福岡
淳/西田まゆみ/髙草木達/Zhiyi SONG/Ewa KOWALSKA /朝倉清髙*/中島清隆/古川森也/清水研一/中野環/浦口大88輔/大谷文章/長谷川淳也
環境と人間「農耕地のバイオマス－食料、エネルギー、有用物質の生産」［2］福岡淳/（山形定）/（平田聡之）/（石井一暢）/（星野洋一郎）/（山田敏彦*）/（松本謙一郎）/（堀千明）/（河合正人）/（岩渕和則）/中島清隆■学士課程・全学教育（基礎科目）
化学I［2］飯田健二/長谷川淳也
化学II［2］浦口大輔■学士課程・理学部
触媒化学［2］福岡淳*/中野環/長谷川淳也■学士課程・工学部
応用化学学生実験II［1］（樋口幹雄）/（鱒渕友治）/（長浜太郎*）/鳥屋尾隆/（柳瀬隆）/（Nataly Carolina ROSERO
NAVARRO）/（三浦章）
表面工学［2］朝倉清髙
表面工学［2］朝倉清髙
物理化学［2］髙草木達
物理化学［2］髙草木達
量子力学［2］（松浦妙子*）/朝倉清髙
量子力学［2］（松浦妙子*）/朝倉清髙
物質変換工学［2］（佐藤信一郎）/（安住和久）/（田島健次）/（佐藤敏文*）/（鱒渕友治）/（長浜太郎）/（坪内直人）/（大井俊彦）/（猪熊泰英）/（新井則義）/（惠良田知樹）/古川森也/（北野翔）■学士課程・薬学部
有機化学I［2］浦口大輔■修士課程・大学院共通科目
大学院共通授業科目（一般科目）：自然科学・応用科学「世界を先導する分子化学IIIA（総合化学特論I（無機化学・
物理化学）
）」
［1］
（中坂佑太*）/（島田敏宏）/（荻野勲）/（小林厚志）/（小林正人）/飯田健二/Zhiyi SONG
大学院共通授業科目（一般科目）：自然科学・応用科学「触媒化学の原理：理論と応用」［1］古川森也*/飯田健二
大学院共通授業科目（一般科目）：自然科学・応用科学「化学産業実学」［1］西田まゆみ
大学院共通授業科目（教育プログラム）：JICA開発大学院
連携プログラム環境科学「再生可能エネルギー総論」［2］（藤井賢彦*）/（BIJU Vasudevan Pillai）/（先崎理之）/（八木一三）/大谷文章/（森川正章）/（大竹秀明）■修士課程・環境科学院（環境起学専攻）
再生可能エネルギー総論［2］（藤井賢彦*）（BIJU/
Vasudevan
Pillai）/（先崎理之）/（八木一三）/大谷文章/（森川正章）/（大竹秀明）■修士課程・環境科学院（環境物質科学専攻）
分子環境学特論I［2］大谷文章
環境触媒化学特論I［2］Ewa KOWALSKA/大谷文章
環境触媒化学特論II［2］Ewa KOWALSKA■修士課程・工学院（量子理工学専攻）
表面ナノ材料科学特論［1］髙草木達/朝倉清髙
表面ナノ解析科学特論［1］髙草木達/朝倉清髙

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

■修士課程・総合化学院
実践的計算化学［2］（武次徹也*）/（伊藤肇）/（島田敏宏）/長谷川淳也■修士課程・総合化学院(分子化学コース科目）
分子化学（高分子機能科学）［1］中野環
分子化学（物質変換化学）［1］福岡淳*/長谷川淳也/中島清隆
分子化学Ａ（分子理論化学）［2］（武次徹也*）/長谷川淳也/（前田理）/飯田健二/（小林正人）/（岩佐豪）/（原淵祐）/Min GAO
応用分子化学Ａ（触媒設計）［2］清水研一*/古川森也/鳥屋尾隆■修士課程・総合化学院(共通科目）
総合化学特論I(Modern Trends in Physical and Material
Chemistry)［1］（中坂佑太*）/（島田敏宏）/（荻野勲）/（小林厚志）/（小林正人）/飯田健二/Zhiyi SONG
化学産業実学［1］西田まゆみ■課程・Hokkaido Summer Institute
Catalyst Principle and Catalyst Design

飯田健二/（他）2021年度学位審査
触媒科学研究所の教員が審査にあたったもの．（）は触媒科学研究所以外の所属学生/大学院生/教員をあらわす．

■博士
大学院工学院
Md. Harun AL RASID 「X-ray absorption spectroscopy studies
on the structure and the catalytic activity of nickel phosphidecatalysts」主査：朝倉清髙・副査：髙草木達/柴山環樹/（加美山隆）（山崎方弘）「プラズマを用いたガス転換プロセスにおける振動励起状態分子の効果に関する研究」主査：
（佐々木
浩一）
・副査：
（富岡智）/髙草木達
大学院総合化学院
Danjo Purio De Chavez「Theoretical Study on MechanicallyStressed Chemical Systems」主査：福岡淳・副査：武次徹
也/清水研一/長谷川淳也
Yayati Naresh Palai 「 Transformation of Sugar-Derived
Compounds over Supported Metal Catalysts 」主査：長谷川淳也・副査：向井紳/清水研一/中島清隆/福岡淳
楊 程 「 Catalytic Conversion of Biomass-Derived Sugars toRenewable Chemicals」主査：長谷川淳也・副査：向井紳/清水研一/中島清隆/福岡淳■修士
大学院工学院
鈴木悠太「拘束Thorough Search法による体心立方構造鉄のXAFS解析」主査：朝倉清髙・副査：髙草木達/（大沼正人）/（富岡智）
Haoran Xu「3D structure investigation of single-atom Cu on an
Al2O3(0001) surface studied by PTRF-XAFS technique」主査：朝倉清髙・副査：髙草木達/（柴山環樹）/（佐々木浩一）

年報 2021・個人編●

原綾汰「RhドープCo微粒子触媒のCH4活性化に関する理論的研究」主査：長谷川淳也・副査：福岡淳/（前田理）/清
水研一（金澤豊世）「並列実数型遺伝的アルゴリズムによる昇温
脱離スペクトルデータの模擬」主査：
（富岡智）
・副査：
朝倉清髙/（佐々木浩一）/（山内有二）（澤田渉）「グラフェン上金属クラスター・ナノ粒子の透過電子顕微鏡による微視的観察とその水素吸蔵手法の検討」主査：柴山環樹・副査：（大沼正人）/（佐々木浩一）/朝倉清髙（三好茉奈）「非弾性散乱に起因する冷中性子全断面積の温度変化を利用した中性子サーモグラフィの開発」主査：（加美山隆）
・副査：（大沼正人）/朝倉清髙/（佐藤博隆）
大学院総合化学院
遠藤幸一朗「金属酸化物のルイス酸性質を利用した単糖類の変換反応」主査：福岡淳・副査：長谷川淳也/清水研一/中島清隆
鈴木悠介「メカノキャタリシスによる多糖類の加水分解」
主査：福岡淳・副査：長谷川淳也/清水研一/中島清隆
印部拓人「Pt/MoOx/TiO2とゼオライト混合触媒を用いた
CO2/H2混合ガスによるベンゼンのメチル化」主査：清水研一・副査：古川森也/中島清隆
秦增威「機械学習手法を用いたCO2からの低温メタノール合成に有効な固体触媒の開発」主査：清水研一・副査：
古川森也/中島清隆
文玉翔「金属水素化物のプロパン脱水素触媒作用に関する研究」主査：清水研一・副査：中島清隆/飯田健二
宮﨑眞太「CO2 Capture and Selective Hydrogenation to COover Na-promoted Pt Nanoparticles on Al2O3」主査：清水研
一・副査：古川森也/中島清隆
石瑞堃「Pd-Au/SiO2 触媒を用いた気相酢酸ビニルモノマ
ー合成」主査：古川森也・副査：清水研一/中島清隆
足立悠「光学活性πスタック型ポリジベンゾフルベン誘導体の合成と構造解析」主査：中野環・副査：（佐藤敏文）/（鈴木孝紀）/宋志毅
Wentao Zhu「Synthesis and Properties of Polyurethane Covalent
Organic Framework (COF) and Their Application in
Catalysis」主査：中野環・副査：（澤村正也）/（伊藤肇）/宋志毅
大学院環境科学院
王 理 「 Light intensity-dependence Study on Photocatalytic
Activity of Bismuth Tungstate Particles with Different
Morphology（異なる形態をもつタングステン酸ビスマスの光触媒活性の光強度依存性解析）」主査：大谷文章・副査：（ビジュ＝バスデバンピライ）/（加藤優）/（パルヤム＝スブラマンヤム）
王磊「Fabrication and Characterization of Inverse-opal Titania
for Enhancement of Photocatalytic Activity（光触媒活性向上をめざした逆オパール構造酸化チタンの調製と評価）」主査：大谷文章・副査：（ビジュ＝バスデバンピラ
イ）/（高野勇太）/（ファン＝ルイカン）（北川和輝）「排ガスからのメタンスリップの抑制に向けたオゾンを酸化剤とする低温メタン燃焼」主査：
（神谷裕
一）
・副査：
（八木一三）/（廣川淳）/高島舞（ Zheng Jinhang ）「 Nitrous oxide reduction at tin-modified
platinum-palladium single crystalline electrodes（スズ修飾白89

金－パラジウム単結晶電極における亜酸化窒素還元）」
主査：（八木一三）
・副査：大谷文章/（廣川淳）（ 張 シ 菁 ）「 Studies of the generation, recombination, andmechanical control of excitons in self-assembled
formamidinium lead bromide perovskite nanocrystals（ペロブスカイトナノ結晶における励起子の生成、再結合、そして機械的制御の研究）」主査：（ビジュ＝バスデバンピ
ライ）・副査：大谷文章/ワルスカ＝エバ/（シュウチェン）■学士
工学部
富所聡一「STMとPTRF-XAFSによる単結晶Au(111)上のPt
一原子薄膜の構造解析」指導教員：朝倉清髙
関根一翔「CO2を用いた酸化的プロパン脱水素に有効なPt
系合金触媒の開発」指導教員：清水研一
富室洋介「金属水素化物触媒によるアルカンメタセシス反応」指導教員：清水研一
理学部
平瀬ひのき「グラフェン担持Pt13クラスターの酸素吸着サ
イトに関する理論的研究」指導教員：長谷川淳也
福間菜摘「担持白金触媒を用いたエチレン酸化反応」指導教員：福岡淳2021年度委員・講師など■関連部局等各種委員会《化学反応創成研究拠点》「ICReDD Award」選考委員 長
谷川淳也［2018/04/01～2022/03/31］《環境科学院》大学院地球環境科学研究院人事委員会 大谷文章［2021/04/01～2022/03/31］《工学研究院》学内共同利用施設運営委員会委員（光電子分光分析研究室運営委員会） 髙草木達［2020/04/01～
2023/03/31］《工学研究院》学内共同利用施設運営委員会委員（高エネ
ルギー超強力X線回析室運営委員会） 髙草木達
［2021/04/01～2022/03/31］《工学研究院》学内共同利用施設運営委員会委員（超高圧電子顕微鏡研究室運営委員会） 朝倉清髙［2020/04/01～
2022/03/31］《工学研究院》フロンティア化学教育研究センター運営委
員会 福岡淳［2021/04/01～2022/03/31］《事務局（研究支援課）》創成研究機構執行会議委員 長谷川淳也［2018/04/01～2022/03/31］《事務局（情報企画課）》情報基盤センター共同利用・共同研究委員会システム技術専門委員会 高敏［2021/04/01～2023/03/31］《情報科学院》量子集積エレクトロニクス研究センター運
営委員会 朝倉清髙［2021/04/01～2023/03/31］《図書館》委員会 飯田健二［2020/04/01～2022/03/31］《図書館》学術研究コンテンツ小委員会 飯田健二
［2021/04/01～2022/03/31］《図書館》点検評価小委員会 飯田健二［2021/04/01～
2022/03/31］《創成化学院》創成研究機構グローバルファシリティセン
ター会議委員 大谷文章［2021/04/01～2022/03/31］《 大 学 文 書 館 》 運 営 委 員 会 大 谷 文 章 ［ 2019/04/01 ～2022/03/31］

90《保健センター》運営委員会 古川森也［2021/04/01～
2023/03/31］《北方生物圏》フィールド科学研究センター運営委員会
浦口大輔［2021/04/01～2023/03/31］《理学研究院》極低温液化センター運営委員会 中島清隆
［2020/04/01～2022/03/31］《理学研究院》元素戦略教育研究センター運営委員会 福岡淳［2020/04/01～2022/03/31］
・清水研一［2020/04/01～
2022/03/31］《理学研究院》高分解能核磁気共鳴装置研究室運営委員会
中野環［2019/06/01～2021/05/31］《理学研究院》地球惑星固体物質解析システム研究室運営委員会 朝倉清髙［2021/08/16～2023/08/15］■公的機関等の委員
Royal Society of Chemisity（イギリス） 編集委員 朝倉清髙［2019/08/01～2022/07/31］（国研）新エネルギー・産業技術総合開発機構 NEDO技術委員 福岡淳［2021/07/26～2023/03/31］（国研）日本科学技術振興機構 分科会委員，外部専門家
福岡淳［2021/04/01～2023/03/31］（公財）高輝度光科学研究センター 大学院生利用審査委
員会委員長 朝倉清髙［2021/09/22～2023/03/31］（公財）北海道科学技術総合センター 「チャレンジ！フードロス削減アイデアコンテスト」審査委員会委員長 福岡淳［2021/08/31～2022/03/31］（公社）高分子学会 理事および高分子命名法委員会委員
長 中野環［2020/06/11～R4.6開催の定時代議員総会開
催日］（ 一 社 ） 触 媒 学 会 会 長 朝 倉 清 髙 ［ 2021/05/14 ～2022/05/13］（一社）触媒学会 企画・教育委員会委員 中島清隆
［2021/05/14～2022/05/13］（一社）触媒学会 企画・教育委員会委員長 朝倉清髙
［2020/05/15～2021/05/14］（一社）触媒学会 国際交流委員会委員 福岡淳［ 2020/05/15 ～ 2021/05/14 ］・ 福 岡 淳 ［ 2021/05/14 ～2022/05/13］
・清水研一［2021/05/14～2022/05/13］（一社）触媒学会 次世代放射光ワーキンググループ 委
員 髙草木達［2021/07/08～2022/04/30］（ 一 社 ） 触 媒 学 会 代 議 員 長谷川 淳也 ［2021/03/01～
2022/02/28］
・長谷川淳也［2022/03/01～2023/02/28］
・福岡
淳［2021/03/01～2022/02/28］（ 一 社 ） 触 媒 学 会 副 会 長 朝 倉 清 髙 ［ 2020/05/15 ～2021/05/14］（一社）触媒学会 北海道支部幹事 中島清隆［2022/05/13～2023/05/12］（一社）触媒学会 北海道支部支部長 清水研一
［2021/05/14～2022/05/13］（一社）触媒学会 北海道支部長 清水研一［2020/05/15～
2021/05/14］（ 一 社 ） 触 媒 学 会 理 事 清 水 研 一 ［ 2020/05/15 ～2021/05/14］
・清水研一［2021/05/14～2022/05/13］（公社）新化学技術推進協会 第10回新化学技術研究奨励賞審査委員 長谷川淳也［2020/11/01～2021/06/30］（公社）石油学会 函館大会実行委員 小林広和
［2021/06/03～2021/12/31］（公社）日本化学会 2022年速報誌編集委員会委員 長谷川淳也［2022/01/01～2022/12/31］（公社）日本化学会 2022年度北海道支部幹事 長谷川淳也［2022/03/01～2023/02/28］

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

（ 公 社 ） 日 本 化 学 会 代 議 員 中 野 環 ［ 2020/10/31 ～2021/10/29］（公社）日本化学会 北海道支部庶務幹事 髙草木達
［2022/03/01～2023/02/28］（公社）日本化学会 北海道支部副支部長 朝倉清髙
［2022/03/01～2023/02/28］（公社）日本化学会 理事 福岡淳［2021/05/26～R5.5月総会開催日］（公社）日本化学会 令和3年度速報誌編集委員会委員 長
谷川淳也［2021/01/01～2021/12/31］（公社）日本表面真空学会 IVC-22実行委員会委員 朝倉清髙［2020/03/31～2022/03/31］（公社）日本表面真空学会 学会賞等選定委員 朝倉清髙
［2021/10/11～2022/03/31］（ 公 社 ） 理 論 化 学会 幹 事 長谷川 淳也 ［2019/06/01～
2021/05/31］（公社）理論化学会 幹事(副会長） 長谷川淳也［2021/10/01～2023/09/30］（大）名古屋大学工学研究科 博士学位審査委員 浦口大輔
［2021/11/27］（独）日本学術振興会 「基盤S」の審査に係る審査意見書の作成者 髙草木達［2021/10/04～2021/10/29］・清水研一［2021/10/08～2021/10/29］・大谷文章［2021/10/04～
2021/10/29］（独）日本学術振興会 科学研究費委員会専門委員 ・髙草木達［2020/12/01～2021/11/30］
・・中島清隆［2020/12/01～2021/11/30］
・浦口大輔［2020/12/01～2021/11/30］（独）日本学術振興会 科学研究費補助金の審査意見書作
成者 長谷川淳也［2021/10/04～2021/10/29］（独）日本学術振興会 特別研究員等審査会専門委員、卓越研究員候補者選考委員会書面審査員及び国際事業委員
会書面審査員・書面評価員 長谷川淳也［2020/07/01～
2021/06/30］
フロンティアーズ メディアSA 特別編集長 大谷文章
［2020/06/01～2021/05/31］
レイズネクスト（株） 社外取締役（監査等委員） 西田
まゆみ［2020/06/24～2022年6月株主総会開催日まで］（国研）科学技術振興機構 特別編集長 古川森也
［2019/10/01～2022/03/31］（一社）触媒学会 広報委員会委員 高敏［2019/11/22～
2022/03/31］（国研）新エネルギー・産業技術総合開発機構 NEDO技術委員 清水研一［2021/12/06～2023/03/31］
日本放射光学会 会長
朝 倉 清 髙 ［ 2019/10/01 ～2021/09/30］
日 本 放 射 光 学 会 評 議 員 朝 倉 清 髙 ［ 2019/10/01 ～2021/09/30］
文部科学省科学技術・学術政策研究所 専門調査員 中島
清隆［2021/04/01～2022/03/31］
文部科学省研究振興局 創発的研究支援事業外部専門家
古川森也［2019/08/01～2021/07/31］
北海道教育委員会 北海道スーパーサイエンスハイスク
ー ル 運 営 指 導 委 員 会 委 員 大 谷 文 章 ［ 2019/05/13 ～2024/03/31］■全学委員会等
サステイナブルキャンパス推進員 清水研一［2021/05/27～2023/03/31］
ハ ラ ス メ ン ト 予 防 推 進 員 飯 田 健 二 ［ 2020/04/01 ～2022/03/31］

年報 2021・個人編●

化 学 物 質 等 管 理 委 員 会 中 島 清 隆 ［ 2022/04/01 ～2024/03/31］
教育研究評議会 長谷川淳也［2018/04/01～2022/03/31］
教務委員会 長谷川淳也［2018/04/01～2022/03/31］
産 学 連 携 本 部 知 的 財 産 委 員 会 中 野 環［ 2019/04/01 ～2021/03/31］
総長補佐 福岡淳［2020/04/01～2024/03/31］
男 女 共 同 参 画 委 員 会 長 谷 川 淳 也 ［ 2020/04/01 ～2022/03/31］
部局長等連絡会議 長谷川淳也［2018/04/01～2022/03/31］
放射性同位元素等管理委員会 朝倉清髙［2020/04/01～
2022/03/31］■非常勤講師・研究員等
Kagashin Gloval Network Pvt Ltd アドバイザー 西田まゆみ［2021/04/01～2022/03/31］（株）ウェストコーナー 最高顧問 西田まゆみ［2021/04/01～2022/03/31］（公財）高輝度光科学研究センター 講演者 朝倉清髙
［2022/03/25］（公財）名古屋産業科学研究所 非常勤所員 中野環［2021/04/01～2025/03/31］（公社）石油学会 招待講演講師 福岡淳［2021/11/11］（ 大 ） 新 潟 大 学 非常 勤 講 師 浦口 大輔 ［2021/04/08～
2022/03/31］（ 大 ） 千 葉 大 学 非常 勤 講 師 朝倉 清髙 ［2021/04/08～
2022/03/31］（大）中国人民大学 客員教授 西田まゆみ［2021/04/01～
2022/03/31］（大）東京都立大学 非常勤講師 飯田健二［2021/12/01～
2022/03/31］（大）豊橋技術科学大学 非常勤講師 中野環［2021/04/01～2021/09/30］（大）北九州市立大学 招へい教員 古川森也［2021/10/01～2022/03/31］（大）名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所
招へい教員 浦口大輔［2021/04/01～2022/03/31］・浦口
大輔［2022/04/01～2023/03/31］（大）名古屋大学工学研究科 招へい教員 浦口大輔
［2021/04/01～2022/03/31］（国研）理化学研究所 客員研究員 長谷川淳也［2022/01/01～2024/12/31］（独）日本学術振興会 講演者 中野環［2022/03/30］
ケミカルソフト(株) 技術顧問 西田まゆみ［2021/04/01～
2022/03/31］（国研）科学技術振興機構 領域アドバイザー 西田まゆみ［2020/04/01～2022/03/31］
北海道滝川高等学校 講演講師 大谷文章［2021/05/31］

外部資金など■科学研究費助成事業（補助金）
新学術領域研究（研究領域提案型）： 特任講師 前野禅「ゼオライト細孔内での表面ヒドリド種の精密制御による白金族フリー脱水素触媒の開発」
基盤研究(A)： 教授 朝倉清髙
「超高感度全反射蛍光 XAFSの開発と燃料電池白金触媒の合金効果機構の解明」・教授 清水研一「オペランド分光による活性種の動的挙動解析を基盤とする非定常・連続触媒反応の開拓」

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基盤研究(B)： 教授 中野環「円偏光による結合回転制御に基づくキラル高分子構造の構築」
・教授 浦口大輔「高反応性カチオン種の制御を志向した非配位性キラルア
ニオンの触媒化学」
・准教授 古川森也「多元機能活性サ
イトの構築に基づく革新的触媒系の開発とその学理の深化」
・特任講師 前野禅「卑金属ヒドリドを基盤とする
高機能アルカン脱水素触媒の開発と学理の構築」・教授
長谷川淳也「力学刺激環境を取り扱う理論化学計算手法の開発と新しい反応コンセプトの構築」
・助教 鳥屋尾隆「二酸化炭素を原料とする高難度分子変換に有効な不均一系触媒の開発」
・教授 福岡淳「固体触媒による結晶
セルロース分解」
・准教授 髙草木達「活性点立体構造と表面吸着種のオペランド複合計測による触媒反応機構の原子レベル解明」
・助教 小林広和「キチンを再生可能
炭素・窒素資源として利用するための効率的な触媒反応法の開発」
特別研究員奨励費： 学振 PD 白男川貴史「電子状態理論に基づく理論触媒設計法の開発と高機能分子触媒設計・開発への応用」
特別研究員奨励費（外国人）： 教授 清水研一「二酸化炭素水素化による低温メタノール合成に有効な高機能触媒系の開発」
・准教授 中島清隆「二酸化炭素を利用したカルボキシル化によるフランジカルボン酸合成」・教授
清水研一「バルク・ナノ金属の高分散化現象の機構解明と単原子触媒の設計開発への展開」■科学研究費助成事業（基金）基盤研究(C)： 助教 高敏「金属ナノ粒子の触媒活性見た目判別に向けた遷移状態の情報化学的研究」
国際共同研究加速基金（国際共同研究強化（B））： 助教
鳥屋尾隆「Operando ME 分光に立脚した固体触媒反応場の設計と創出」
挑戦的研究（開拓）： 助教 鳥屋尾隆「化学における外挿探索を可能とする機械学習手法の開発と実証」
挑戦的研究（萌芽）： 助教 小林広和「C-H 活性化を利用したメタンからのメタノール合成」

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若手研究： 助教 高島舞「無水固気相光触媒反応－革新
的二酸化炭素資源化プロセスの開拓」
・准教授 飯田健二「光と印加電圧の相乗効果によって発現する薄膜とナノ粒子間の電子移動の機構解明」■助成事業
EK 大学等連携支援事業： 教授 朝倉清髙「空間的障害を乗り越えた加速器科学 教育・研究体制の構築」■受託研究
JST 委託研究： 教授 長谷川淳也「計算化学と迅速評価法によるメタン活性化触媒物質インフォマティクス構
築」・教授 清水研一「触媒インフォマティクスの構築と触媒開発」
・准教授 古川森也「インターメタリック反応
場でのプロトニクスを利用した高効率触媒系の開発」・
准教授 髙草木達「触媒開発と原子レベル構造解析による反応機構解明」
・准教授 中島清隆「液相反応分離プロ
セスによるフラン誘導体の高効率合成」
NEDO 委託研究： 助教 鳥屋尾隆「CO2 と H2 からの高付
加価値化学品合成に関する先導的研究」
・教授 清水研一「“ビヨンド・ゼロ”社会実現に向けた CO2 循環システムの研究開発」
・准教授 古川森也「合金反応場設計に基づ
く超高耐久アルカン脱水素触媒システムの開発」
NEDO 委託研究（再委託）： 准教授 飯田健二「～１－nm
白金系触媒の構造・成制御に基づく PEFC カソード触媒の高活性化」■民間等との共同研究
教授 清水研一（8 件）・教授 福岡淳（3 件）
・教授 中野環（2 件）・准教授 古川森也（3 件）・准教授 中島清隆（1件）
・助教 鳥屋尾隆（4 件）
・特任講師 前野禅（1 件）■学術コンサルティング
教授 福岡淳（2 件）・准教授 古川森也（1 件）

年報2021研究室編●年報2021・個人編●

編集後記
editorial note and colophon
編集後記

書誌情報

年報2021をお届けする．年報の内容は昨年までと同じであるが，過去のデータを省き用語の変更などを行った．また，体裁についても若干の変更を行った．表紙・裏表紙のデザインをシンプルなものにし，研究業績のフォーマット
を変更した．これにより編集作業が省力化された．
さて，現在，コロナ禍の3年目を迎えて感染状況が落ち着き，大学の教育研究活動が徐々にコロナ以前に戻りつつある．触媒研の研究状況をみるために，年報2019から今号までのデータを用いて，正規教員数と原著論文数を比較してみた．2019：21人・102報，2020：21人・105報，2021：
21人・87報であり，正規教員一人あたりの原著論文数は，2019：4.9報，2020：5.0報，2021：4.1報となる．すなわち，2020年までは一人5報の論文を書いていたが，2021年には4報に下がったのである．コロナ禍の影響，教員の異動などさまざまな理由が考えられるが，自分の状況はどうだったか考えるきっかけにしてほしい．さあ，コロナの終わりが見えつつある．研究に励み論文を書こう！
最後に，年報の編集を担当した久保田亜美さんと後藤愛さんに感謝する．
（2022年6月・福岡淳）「年報2021」

年報 2021・編集後記/書誌情報●

北海道大学触媒科学研究所年報2021
ISSN：2432-7018
発行日： 2022年8月発行
編集：北海道大学触媒科学研究所第一常置委員会（図書出版関係）・北海道大学北キャンパス合同事務部
編集責任者：福岡淳（触媒科学研究所教授/2022年度触媒科学研究所第一常置委員会委員長）
発行者：北海道大学触媒科学研究所（001-0021 札幌市北区北21条西10丁目/電話：011-7069302/ フ ァ ク シ ミ リ ： 011-706-9110/ 電 子 メ ー ル ： kshomu@jimu.hokudai.ac.jp）Institute for Catalysis, Hokkaido
University, Sapporo 001-0021, Japan
印刷：株式会社プリントパック（617-0003 京都府向日市森
本町野田 3-1/電話：0120-977-920）

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