固体化学研究室

有害物分解触媒

トルエンなどの有害な有機化合物は、大気中に排出される前に分解・無害化する必要があります。 しかし、従来の触媒では、有害物質を完全に分解するためには高温が必要という課題がありました。 当研究グループでは、酸素を蓄えたり放出したりする性質（酸素貯蔵放出特性）を持つ材料を助触媒として使うことで有害物質の分解を促進できると考え、材料設計を行っています。 その結果、蛍石型希土類酸化物やアパタイト型希土類ケイ酸塩を用いることで、従来よりも低い温度で有害ガスを完全に分解できる触媒の開発に成功しました。

• 布谷直義, 今中信人, "アパタイト型希土類ケイ酸塩を用いたVOC燃焼触媒", 機能材料, 46(1), 3 (2026).
• 布谷直義, "希土類含有酸化物の格子内酸素に着目した新規触媒の創成", 希土類, 87, 1 (2025).
• N. Nunotani, K. Kakihana, and N. Imanaka, "Thermally Stable Apatite-type La₁₀Si₅CoO_27-δ Catalyst for Toluene Combustion," Chem. Lett., 52, 771-774 (2023).
  DOI:10.1246/cl.230283
• N. Nunotani, K. Morita, and N. Imanaka, "Pt Supported on ZrSn_1-xSr_xO_4-δ for Catalytic Liquid-phase Oxidation of Phenol," Funct. Mater. Lett., 15, 2250025:1-4 (2022).
  DOI:10.1142/S1793604722500254
• M. Jeong, N. Nunotani, N. Moriyama, and N. Imanaka, "Introduction of NiO in Pt/CeO₂-ZrO₂/γ-Al₂O₃ Catalysts for Removing Toluene in Indoor Air," Mater. Lett., 208, 43-45 (2017).
  DOI:10.1016/j.matlet.2017.05.048
• N. Nunotani, N. Moriyama, K. Matsuo, and N. Imanaka, "Novel Catalysts for Methane Combustion Based on Cobalt-doped Lanthanum Silicates Having an Apatite-type Structure," ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 40344-40350 (2017).
  DOI:10.1021/acsami.7b14069

グリセリンの選択酸化触媒

グリセリンは、バイオディーゼル燃料の製造時に副生される物質であり、その有効利用が期待されています。 当研究グループでは、グリセリンを、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトン、ヒドロキシピルビン酸などの高付加価値化合物へ効率よく変換する触媒を開発しています。 これらの化合物は、化学製品や医薬品の原料として利用できるため、未利用資源を有効活用する技術として期待されます。

• N. Nunotani, K. Morita, and N. Imanaka, "Efficient Production of Hydroxypyruvic Acid from Glycerol Using Pt/ZrSn_1-xBi_xO_4-δ/SBA-16 Catalysts," ACS Sustain. Chem. Eng., 13, 8206-8211 (2025).
  DOI:10.1021/acssuschemeng.5c03264
• N. Nunotani, M. Takashima, Y.B. Choi, Y. Uetake, H. Sakurai, and N. Imanaka, "Dihydroxyacetone Production by Glycerol Oxidation under Moderate Condition Using Pt Loaded on La_1-xBi_xOF Solids," Chem. Commun., 59, 9533-9536 (2023).
  DOI:10.1039/D3CC01734F

メタネーション触媒

二酸化炭素は地球温暖化の原因の一つとされています。 当研究グループでは、酸化触媒の研究で得られた知見を活かし、二酸化炭素と水素からメタンを合成する「メタネーション触媒」の研究を進めています。 二酸化炭素をメタンへ変換することで、温室効果ガスの削減とカーボンリサイクルの実現を目指しています。

• N. Nunotani, Y. Ogino, and N. Imanaka, "Methanation of Carbon Dioxide over Zirconium-Tin Oxide Based Catalyst," Funct. Mater. Lett., 18, 2550012:1-4 (2025).
  DOI:10.1142/S1793604725500122

固体電解質とは、固体の中をイオンが移動することで電気を流す材料です。 全固体電池を始めとする次世代エネルギーデバイスへの応用が期待されています。 当研究グループでは、Ti⁴⁺、Ge⁴⁺、Sn⁴⁺などの多価イオンが固体中を移動できることを世界で初めて実証しました。 また、新しいハロゲン化物イオン伝導体の開発や、イオンが移動する仕組み（イオン伝導メカニズム）の解明にも取り組んできています。

• N. Nunotani, M.R.I.B. Misran, M. Inada, T. Uchiyama, Y. Uchimoto, and N. Imanaka, "Structural Environment of Chloride Ion-Conducting Solids Based on Lanthanum Oxychloride," J. Am. Ceram. Soc., 103, 297-303 (2020).
  DOI:10.1111/jace.16727
• N. Nunotani, S. Tamura, and N. Imanaka, "First Discovery of Tetravalent Ti⁴⁺ Ion Conduction in a Solid", Chem. Mater., 21, 579-581 (2009).
  DOI:10.1021/cm803193k