研究業績
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140) R. Morita, Y. Murakami, X.-F. Shen, D. Yang, M. Watanabe, J.T. Song, A. Takagaki, T. Ishihara, “Enhanced charge mediator properties of photocatalysts with reduced graphene nanoribbons for photocatalytic acceleration of hydrogen production in aqueous media”, Journal of Materials Chemistry C, in press. https://doi.org/10.1039/D3TC03622G
139) K. Jinguji, M. Watanabe, R. Morita, Y. Takaoka, M. S. Hossain, J. T. Song, A. Takagaki, J. Matsuda, T. Ishihara, “Visible light driven hydrogen peroxide production by oxygen and phosphorus co-doped CoP-C3N4 photocatalyst”, Catalysis Today, 2024, 426, 114400. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2023.114400
138) M. Kluczny, T. Nguyen, J. T. Song, M. Watanabe, A. Takagaki, A. Staykov, T. Ishihara, "Oxide ion conductivity in doped bismuth gallate mullite type oxide, Bi2Ga4O9”, Solid State Ionics, 2023, 401, 116343. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2023.116343
137) X.-F. Shen, M. Watanabe, J. T. Song, A. Takagaki, T. Abe, K. Tanaka, T. Ishihara, "The acceleration of BODIPY dye-sensitized photocatalytic hydrogen production in aqueous ascorbic acid solutions using alkyl-chain formed second coordination sphere effects”, Journal of Materials Chemistry A, 2023, 11, 21153-21160. https://doi.org/10.1039/D3TA03682K
136) A. Takagaki, K. K. Bando, T. Yamasaki, J. Murakami, N. Suganuma, I. T. Ghampson, T. Kodaira, T. Ishihara, T. Shishido, "Insights into Pt-CN Species on an Alumina-supported Platinum Catalyst as Active Intermediates or Inhibitors for Low-temperature Hydrogen Cyanide Synthesis from Methane and Nitric Oxide”, Catalysis Science and Technology, 2023, 13, 5107-5024. https://doi.org/10.1039/D3CY00581J
135) N. Suganuma, I. T. Ghampson, H. Miura, J. Murakami, K. K. Bando, T. Kodaira, T. Yamasaki, A. Takagaki, T. Ishihara, T. Shishido, "Methane activation with nitric oxide at low temperatures on supported Pt catalysts: effects of the support”, Catalysis Science and Technology, 2023, 13, 3927-3939. https://doi.org/10.1039/D3CY00555K
134) A. Kudo, Y. Sakata, J.N. Kondo, M. Hara, J. Kubota, S. Ikeda, T. Takata, R. Abe, A. Takagaki, T. Hisatomi, "A Career in Catalysis: Kazunari Domen”, ACS Catalysis, (Accounts), 2023, 13, 6934-6955. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c00951
133) I.T. Ghampson, H. Miura, J. Murakami, K.K. Bando, T. Kodaira, A. Takagaki, T. Ishihara, T. Shishido, "Experimental Evidence for Alloying Effects in Au-Pt-catalyzed Low-temperature CH4 Activation with NO”, ACS Catalysis, 2023, 13, 6574-6589. https://doi.org/10.1021/acscatal.3c00523
132) E. Niwa, M. Kluczny, H. Y. Kim, J. T. Song, M. Watanabe, A. Takagaki, T. Ishihara, "Proton conductivity in Yb-doped BaZrO3-based thin film prepared by pulsed laser deposition”, Solid State Ionics, 2023, 396, 116240. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2023.116240
131) Y. Takaoka, J. T. Song, A. Takagaki, M. Watanabe, T. Ishihara, "Bi/UiO-66-derived electrocatalysts for high CO2-formate conversion rate”, Applied Catalysis B, Environmental, 2023, 326, 122400. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122400
130) N. Kosem, M. Watanabe, J. T. Song, A. Takagaki, T. Ishihara, "A comprehensive study of the rational biocatalysts for photobiocatalytic H2 production”, Applied Catalysis A: General, 2023, 651, 119019. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2022.119019
129) A. Takagaki, Y. Tsuji, T. Yamasaki, S. Kim, T. Shishido, T. Ishihara, K. Yoshizawa, “Low-Temperature Selective Oxidation of Methane to Methanol over a Platinum Oxide”, Chemical Communications, 2023, 59, 286-289. (Selected as Outside Back Cover Art) https://doi.org/10.1039/D2CC05351A
128) X.-F. Shen, M. Watanabe, A. Takagaki, J. T. Song, T. Abe, D. Kawaguchi, K. Tanaka, T. Ishihara, "Pyridyl anchoring squaraine as a near-infrared dye sensitizer for effective sensitized hydrogen production over a titanium dioxide photocatalyst in water medium”, Applied Physics A, 2023, 129, 28 (11 pages) https://doi.org/10.1007/s00339-022-06281-7
代表的な研究論文
・Atsushi Takagaki, Yuta Tsuji, Tatsuya Yamasaki, Sun Kim, Tetsuya Shishido, Tatsumi Ishihara, Kazunari Yoshizawa
“Low-Temperature Selective Oxidation of Methane to Methanol over a Platinum Oxide”,
Chem. Comm., 2023, 59, 286-289 (Selected as Outside Back Cover Art)
・Atsushi Takagaki, Taiga Ozaki, Jun Tae Song, Eiki Niwa, Motonori Watanabe and Tatsumi Ishihara
“Introduction of Tensile Strain into Titanium Dioxide for Increased Solid Acid Catalytic Activity”,
Catalysis Science and Technology, 2022, 12, 6359-6362. (Selected as Back Cover Art)
歪んだ金属酸化物は、酸化還元反応や光触媒反応において向上した活性を示すことが知られている。本研究では、TiO2とAuの熱膨張係数の差を利用して、ルチル型TiO2に意図的に引張歪みを導入し、固体酸触媒として応用した。その結果、導入した歪みの程度を大きくすることで、フルフラールのアセタール化反応における酸触媒活性が向上することが実証された。
・Tatsuya Yamasaki, Atsushi Nishida, Nobuya Suganuma, Yang Song, Xiaohong Li, Junichi Murakami, Tetsuya Kodaira, Kyoko K. Bando, Tatsumi Ishihara, Tetsuya Shishido, Atsushi Takagaki,
“Low-temperature Activation of Methane with Nitric Oxide and Formation of Hydrogen Cyanide over an Alumina-supported Platinum Catalyst”,
ACS Catalysis, 2021, 11, 14660-14668. (Selected as Supplementary Cover Art)
Pt/Al2O3と一酸化窒素を酸化剤とし、低温でメタンを活性化し、シアン化水素（HCN）に変換することを実証した。このプロセスは300℃でもHCNを得ることができ、C-H結合の開裂、NOの解離、およびC-Nカップリングがすべてこの低温で起こっていることが示された。HCN収率は温度の上昇とともに増加し、425℃では3.2%の収率、49%の選択性が得られた。この収率はCH4とNH3およびO2の反応から得られる収率よりはるかに大きく、Andrussowプロセスとは異なる反応機構が示唆された。
・Shohei Nakamura, Atsushi Takagaki, Motonori Watanabe, Kanta Yamada, Masaaki Yoshida, Tatsumi Ishihara
“Porous Boron Nitride as a Weak Solid Base Catalyst”,
ChemCatChem, 2020, 12, 6033-6039.
ホウ酸と尿素をモル比を変えて混合し、熱分解することにより、多孔質窒化ホウ素を合成した。高い表面積を持ち、ミクロ孔とメソ孔両方の細孔を持っていた。多孔質窒化ホウ素は非常に弱い塩基サイトを持つことが示された。多孔質窒化ホウ素はニトロアルケンに対して高い選択性(>97 %)でニトロアルドール反応に高い活性を示した。また、窒化ホウ素触媒の触媒活性と多孔質構造の間に良好な相関が見られた。
・Shoichiro Namba, Atsushi Takagaki, Keiko Jimura, Shigenobu Hayashi, Ryuji Kikuchi, S. Ted Oyama,
“Effects of Ball-milling Treatment on Physicochemical Properties and Solid Base Activity of Hexagonal Boron Nitrides”,
Catalysis Science and Technology, 2019, 9, 302-309. (Selected as Back cover)
窒化ホウ素を遊星型ボールミルを用いて様々な回転数でボールミル処理した。ボールミルによりh-BNの層状構造が破壊され、表面積が大幅に増加した。固体ホウ素NMRスペクトルにより，トリゴナルB-OとテトラヘドラルB-Oの出現が観測された。アミノ基の形成に対応する塩基サイトの数は、粉砕の回転数の増加とともに増加した。ボールミル粉砕したh-BNはニトロアルドール反応に触媒活性を示し、400rpmで粉砕したh-BNが最も高い反応速度とターンオーバー頻度を示した。
・ Shogo Furusato, Atsushi Takagaki, Shigenobu Hayashi, Akio Miyasato, Ryuji Kikuchi, S. Ted Oyama,
“Mechanochemical decomposition of crystalline cellulose in the presence of protonated layered niobium molybdate solid acid catalyst”,
ChemSusChem, 2018, 11, 888-896.
強酸性層状金属酸化物HNbMoO6の存在下、無溶媒ボールミルによる結晶性セルロースの水溶性糖への直接解重合を検討した結果、72%の収率で水溶性糖を完全に変換することに成功した。生成物分布の時間経過から、得られた水溶性糖類のほとんどは、オリゴ糖の連続分解ではなく、セルロース鎖の直接解重合によって生成されたことがわかった。ボールミリングプロセスに必要な機械的エネルギーを計算すると、本条件下では0.02%が化学変換に利用されることが示された。
・Shusaku Torii, Keiko Jimura, Shigenobu Hayashi, Ryuji Kikuchi, Atsushi Takagaki,
“Utilization of Hexagonal Boron Nitride as a Solid Acid-Base Bifunctional Catalyst”,
Journal of Catalysis, 2017, 355, 176-184 (Selected as Featured Articles)
窒化ホウ素を塩基および酸の機能を持つ新しい触媒としてはじめて応用した。層状構造をボールミルによって破壊し、ホウ素と窒素のエッジサイトを露出させ、表面積を増大させた。粉砕によりアミノ基と水酸基が同時にかつ隣接して生成し、ブレンステッド塩基および酸として機能することが示された。ニトロアルドール反応では、電子供与基が活性を高めることが示され、塩基と酸の隣接部位が形成されることが原因であることが示唆された。