2025年04月07日

東北大、スルフィドからスルホン選択的に合成

【カテゴリー】：ファインケミカル 【関連企業・団体】：東北大学

東京科学大学総合研究院の鎌田慶吾教授、東北大学金属材料研究所の熊谷悠教授らの研究チームは7日、マンガン、ストロンチウム（Sr）、ルテニウム（Ru）を組み合わせたペロブスカイト酸化物が、酸素分子（O2）のみを酸素源として、硫黄化合物のスルフィドを有用なスルホンへと効率的に変換できることを発見したと発表した。室温に近い温度でスルフィドからスルホンを選択的に合成することに成功した。 　酸素分子を酸化剤とするスルフィド酸化は高難度反応の一つであり、新しい固体触媒の設計と開発が切望されていた。特に、スルフィドからスルホンへの酸化では、酸素分子を触媒表面で活性化し、スルフィドの硫黄原子へ二つの酸素原子を効率的に移動させる必要がある。従来の触媒では、スルホンを選択的に合成するためには80℃から150℃程度の高温や多量の貴金属を必要とすることが課題だった。 　今回、研究チームは、面共有酸素構造を持つ六方晶ペロブスカイトに着目し、Ruを少量添加（ドープ）したナノ粒子触媒を設計した。その結果、本触媒は室温に近い30℃でスルフィドを選択的にスルホンへと酸化することを見出した。Ruをわずか1%ドープしただけでも触媒性能が飛躍的に向上するため、貴金属の使用量を大幅に削減することに成功した。また、実験化学と第一原理計算を駆使したアプローチによって、RuドープがMnを架橋する面共有酸素の反応性を増大させ、高効率なスルフィド酸化を実現する反応メカニズムを明らかにした。本研究は、結晶構造の制御と多元素化の組み合わせにより、高性能な酸化物触媒を設計するための重要な指針となる。 　本研究成果は、4月3日付で米国Wiley社「Advanced Functional Materials」に掲載された。 ニュースリリース参照 https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2025/cate_tar_schoolmate/