2024/03/31 更新

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オマタ　カオリ
小俣　香織
Kaori Omata
所属
大学院　総合研究部　工学域 物質科学系（応用化学） 助教
職名
助教

研究分野

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 触媒プロセス、資源化学プロセス

共同研究・競争的資金等の研究

  • 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／アンモニアから直接水素を製造できる貴金属フリー膜反応器の開発

    研究課題/領域番号：JPNP14004  2023年5月 - 現在

    国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ） 

  • 直方晶・三方晶W系複合酸化物触媒で実現するバイオマス由来アクリル酸の高効率合成

    研究課題/領域番号：23K04500  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  山梨大学  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    小俣 香織

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    担当区分：研究代表者  資金の種類：科学研究費補助金

  • プロチウム障壁成長コントロール因子の解明で実現する高耐久集合組織制御型水素分離膜

    研究課題/領域番号：21H01658  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  鈴鹿工業高等専門学校  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    南部 智憲, 松本 佳久, 湯川 宏, 戸高 義一, 小俣 香織

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    担当区分：研究分担者  資金の種類：科学研究費補助金

    (Ⅰ)Fe添加が再結晶化に及ぼす影響の解明とFe添加V合金膜の結晶方位制御法の確立
    HPT加工した純V膜およびV-10Fe合金膜のＸ線回折測定を行い、(110)集合組織が得られる加工・熱処理条件を調査した。真空中において加熱しつつ、その場でＸ線回折測定を行った結果、純V膜では800℃以上で急激に(110)集合組織への配向が強くなった。一方、V-10Fe合金膜では温度上昇に従って次第に(110)への配向が強まるが、1000℃においても(110)以外の結晶方位がやや残留した。1000℃において1時間および24時間焼鈍したV-10Fe合金膜の組織変化を調べた。1時間熱処理することで(110)に強く配向した集合組織が得られたが、24時間まで熱処理時間が増大すると(211)方位の組織も成長する傾向を示した。すなわち、VにFeを10mol%添加してもHPT加工後に1000℃で1時間程度焼鈍することにより、(110)集合組織に配向させた水素分離合金膜を製造できることを明らかにした。
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    (Ⅱ)プロチウム障壁成長プロセスのその場観察と成長メカニズムの解明
    V-10Fe合金膜をHPT加工後、膜表面にPd触媒を被覆し、500℃の真空中に24時間放置した。膜試料表面を光学顕微鏡観察した結果、膜表面で一様にプロチウム障壁となるPd触媒とV基材との相互拡散反応が生じた。V-10Fe合金膜はHPT加工によってナノ結晶化されており、結晶粒界密度の増大が相互拡散層の形成を加速していると理解できる。HPT加工後、1000℃の真空中で1時間焼鈍したV-10Fe合金膜でも同様の実験を行った。その結果、全面に渡って相互拡散が抑制された。すなわち、(110)集合組織に配向させることでプロチウム障壁の成長を抑制できることを明らかにした。

  • 機能協奏型W-V-Nb系複合酸化物触媒の設計とアクリル酸ワンステップ合成への展開

    研究課題/領域番号：20K15095  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  鈴鹿工業高等専門学校  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    小俣 香織

  • バイオマス由来アクリル酸のワンステップ高効率合成を実現する新規触媒の機能設計

    研究課題/領域番号：16K18294  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  鈴鹿工業高等専門学校  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    小俣 香織

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    担当区分：研究代表者 

    グリセロールからのアクリル酸ワンステップ合成を実現するための新しい複合酸化物触媒の開発に挑戦した。特に、グリセロールからワンステップでアクリル酸を与えるリン酸添加W-V-Nb複合酸化物触媒について、種々の方法でリン酸を添加しその効果について調査した。ワンステップ合成の第一ステップであるグリセロール脱水過程では、いずれの方法でリン酸を添加した場合にもアクロレイン選択性が向上した。一方第二ステップであるアクロレインの酸化過程では、含浸法や吸着法でリン酸を添加するとVが損失し活性およびアクリル酸の選択性が低下するが、水熱合成時にリン酸を添加することによってこれを抑制できることが明らかになった。

論文

  • Area-Controlled Soft Contact Probe: Non-Destructive Robust Electrical Contact with 2D and Fragile Materials. 査読

    Michiko Yoshitake, Kaori Omata, Hideyuki Kanematsu

    Materials (Basel, Switzerland)   17 ( 5 )   2024年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    We developed a soft contact probe capable of making electrical contact with a specimen without causing damage. This probe is now commercially available. However, the contact area with the probe changes according to the pressure applied during electric contact, potentially affecting electric measurements when current density or electric field strength is critical. To address this, we developed methods to control the area of electric contact. This article reports on these methods, as well as variations in probe size, pressure for electric contact, probe materials, and attachment to commercial probers.

    DOI： 10.3390/ma17051194

    PubMed

  • Acidic property and gas-phase glycerol-dehydration activity of WO3/Al2O3 catalysts 査読

    Ryuichi Kanai, Fuyuki Yagi, Kaori Omata, Hiroki Miura, Tetsuya Shishido

    Molecular Catalysis   550   113588 - 113588   2023年11月( ISSN：2468-8231 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.mcat.2023.113588

  • Direct high-purity hydrogen production from ammonia by using a membrane reactor combining V-10mol%Fe hydrogen permeable alloy membrane with Ru/Cs2O/Pr6O11 ammonia decomposition catalyst 査読

    Kaori Omata, Katsutoshi Sato, Katsutoshi Nagaoka, Hiroshi Yukawa, Yoshihisa Matsumoto, Tomonori Nambu

    International Journal of Hydrogen Energy   47 ( 13 )   8372 - 8381   2022年2月( ISSN：0360-3199 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    The hydrogen production capabilities of the membrane reactor combining V-10 mol%Fe hydrogen permeable alloy membrane with Ru/Cs2O/Pr6O11 ammonia decomposition catalyst are studied. The ammonia conversion is improved by 1.7 times compared to the Ru/Cs2O/Pr6O11 catalyst alone by removing the produced hydrogen through the V-10mol%Fe alloy membrane during the ammonia decomposition. 79% of the hydrogen atoms contained in the ammonia gas are extracted directly as high-purity hydrogen gas. Both the Ru/Cs2O/Pr6O11 catalyst and the V-10 mol% Fe alloy membrane are highly durable, and the initial performance of the hydrogen separation rate lasts for more than 3000 h. The produced hydrogen gas conforms to ISO 14687–2:2019 Grade D for fuel cell vehicles because the ammonia and nitrogen concentrations are less than 0.1 ppm and 100 ppm, respectively.

    DOI： 10.1016/j.ijhydene.2021.12.191

    Scopus

  • Catalysis of water molecules acting as Brönsted acids at Lewis acid sites on niobium oxide 査読

    Kaori Omata, Tomonori Nambu

    Applied Catalysis A: General   607   117812 - 117812   2020年10月( ISSN：0926-860X )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

    DOI： 10.1016/j.apcata.2020.117812

  • Effects of Surface Vanadium Species on the Hydrogen Permeability through Vanadium Membrane without Palladium-Catalyst Overlayer 査読

    Yuya Shirasu, Tomonori Nambu, Kaori Omata, Hiroshi Yukawa, Yoshihisa Matsumoto

    MATERIALS TRANSACTIONS   60 ( 10 )   2174 - 2178   2019年( ISSN：1345-9678  eISSN：1347-5320 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：JAPAN INST METALS & MATERIALS  

    The effects of surface V species on the hydrogen permeability through V membrane without Pd-catalyst overlayer are investigated by the hydrogen permeation test at 773 K and the XPS measurement. The steady-state hydrogen permeation flux through Pd-coating free V membrane after the redox treatment is more than twice that of the non-treated membrane. The hydrogen flux after 50 hours, however, are almost the same regardless of the redox treatment since the redox-treated membrane is deactivated during the hydrogen permeation test. The fraction of V0+/V2p(3/2) on the surface of membrane just after the redox treatment is approximately 2%, and the amount of V3+ is larger than V4+. This fine balance of the V species composition on the surface is found to induce the high hydrogen permeability. The composition of V species on the surface of the redox-treated membrane changes to V3+ < V4+ by oxidation of V3+ to V4+ during the hydrogen permeation test for a long time. The loss of the fine balance in the composition of V species is considered to be the cause of the degradation of hydrogen permeability.

    DOI： 10.2320/matertrans.MT-MAW2019005

    Web of Science

  • 固体酸触媒の酸性質に及ぼす水の作用 招待

    小俣香織

    触媒   60 ( 2 )   111   2018年4月( ISSN：0559-8958 )

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    記述言語：日本語   掲載種別：（MISC）総説・解説（学術雑誌）  

    J-GLOBAL

  • Hydrothermal synthesis of a layered-type W-Ti-O mixed metal oxide and its solid acid activity 査読

    Toru Murayama, Kiyotaka Nakajima, Jun Hirata, Kaori Omata, Emiel J. M. Hensen, Wataru Ueda

    CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY   7 ( 1 )   243 - 250   2017年1月( ISSN：2044-4753  eISSN：2044-4761 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：ROYAL SOC CHEMISTRY  

    A layered-type W-Ti-O mixed oxide was synthesized by hydrothermal synthesis from an aqueous solution of ammonium metatungstate and titanium sulfate. To avoid the formation of titania, oxalic acid was used as a reductant. Optimized synthesis led to rod-like particles comprised of MO6 (M = W, Ti) octahedra connected in a corner-sharing fashion in the c-direction and in the form of micropore-containing {W6O21} units in the a-b plane. The surface area, acidity and acid catalytic activity (alkylation) increased with the amount of the layered-type W-Ti-O phase. Strong Bronsted acid sites formed due to the thermal release of ammonia from the uncalcined precursor. Calcination at 400 degrees C led to the highest acidity and alkylation activity. Alkylation of benzyl alcohol and toluene led to heavy product formation due to over-alkylation of the product. The selectivity to the mono-alkylated product was improved by the addition of water, which competes with the selectively formed products for adsorption on the acid sites. FT-IR measurements showed that the layered-type W-Ti-O possesses Bronsted acid sites and at least two different Lewis acid sites. The stronger Lewis acid sites can be converted into Bronsted acid sites in the presence of water, and the weaker Lewis acid sites functioned in the presence of water. This water tolerance of Lewis acid sites is an important characteristic of layered-type W-Ti-O, as it allows the bifunctional catalyst to convert 1,3-DHA into lactic acid in water.

    DOI： 10.1039/c6cy02198k

    Web of Science

  • Direct oxidative transformation of glycerol to acrylic acid over Nb-based complex metal oxide catalysts 査読

    Kaori Omata, Keeko Matsumoto, Toru Murayama, Wataru Ueda

    CATALYSIS TODAY   259   205 - 212   2016年1月( ISSN：0920-5861  eISSN：1873-4308 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV  

    W-V-Nb-0 complex metal oxides having a structure like that of orthorhombic Mo3VOx, were found to be an efficient catalyst for the gas-phase direct oxidative transformation of glycerol to acrylic acid. The catalysts with various compositions were facilely synthesized by hydrothermal method. The W-Nb-0 catalyst without V component, mainly promoted the glycerol dehydration, giving acrolein selectively. Since Nb-0 catalyst showed poor activity for the reaction, the introduction of W into the Nb-0 catalysts was found effective for improving the activity for the dehydration of glycerol to acrolein. This is mainly due to the increase of Bronsted acidity by the combination of W and Nb. When V was incorporated into the framework of W-Nb-0, the resulting catalyst was found to prominently promote the formation of acrylic acid in the glycerol transformation in the presence of O-2, while showed no effect on the dehydration of glycerol to acrolein. It was also found that V acts as an oxidation site only when glycerol is completely reacted. The optimum elemental composition for the reaction was W2.2V0.4Nb2.4O14 giving ca. 46% one path yield of acrylic acid and this catalytic performance was further improved by the surface modification with phosphoric acid, achieving ca. 60% one path yield of acrylic acid. (C)2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI： 10.1016/j.cattod.2015.07.016

    Web of Science

  • アクリル酸の新規製造法 招待

    小俣香織, 上田渉

    ペトロテック   37 ( 6 )   437-442,436 - 442   2014年6月( ISSN：0386-2763 )

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    記述言語：日本語   掲載種別：（MISC）総説・解説（学術雑誌）   出版者・発行元：石油学会 ; 1978-  

    CiNii Books

    J-GLOBAL

  • Direct Oxidative Transformation of Glycerol into Acrylic Acid over Phosphoric Acid-added W-V-Nb Complex Metal Oxide Catalysts 査読

    Kaori Omata, Keeko Matsumoto, Toru Murayama, Wataru Ueda

    CHEMISTRY LETTERS   43 ( 4 )   435 - 437   2014年4月( ISSN：0366-7022  eISSN：1348-0715 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：CHEMICAL SOC JAPAN  

    The addition of phosphoric acid to W-Nb-O catalyst active for glycerol transformation to acrolein and to W-V-Nb-O catalyst active for direct transformation of glycerol to acrylic acid appreciably improved their catalytic performance. The phosphoric acid-added W-Nb-O catalyst gave acrolein yield of 81.8%, and the phosphoric acid-added W-V-Nb-O catalyst gave acrylic acid yield of 59.2% in the direct glycerol transformation. The improvement of the catalytic performance seems due to the increases of the acid amount and the Bronsted acidity.

    DOI： 10.1246/cl.131098

    Web of Science

    J-GLOBAL

  • Hydrothermal synthesis of W-Nb complex metal oxides and their application to catalytic dehydration of glycerol to acrolein 査読

    Kaori Omata, Shoko Izumi, Toru Murayama, Wataru Ueda

    CATALYSIS TODAY   201   7 - 11   2013年3月( ISSN：0920-5861 )

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：ELSEVIER SCIENCE BV  

    W-Nb complex metal oxides (W-Nb-O) having a layered structure (linear arrangement of corner-shared octahedra) in the c-direction and a disordered structure in the a-b plane were prepared by a hydrothermal synthesis method. Following calcination of W-Nb-O at a temperature below 973 K resulted in a high yield of acrolein of more than 70% in gas-phase glycerol dehydration in the presence of water and oxygen. The acrolein yield and the deactivation rate in the W-Nb-O was found to be higher and slower respectively than those of WO3/ZrO2 and H-ZSM-5 which are typical acid catalysts. Product selectivity over W-Nb complex metal oxides, which have the same layered structure in the c-axis direction were tested at comparable glycerol conversion rates. The tetragonal W-Nb-O catalyst (Nb8W9O47) and the acid-treated Cs-0.5[Nb2.5W2.5O14] having orthorhombic structure showed different selectivity for glycerol transformation. However, the hydrothermally synthesized W-Nb-O calcined at a lower temperature had comparable acrolein selectivity to acid-treated Cs0.5[Nb2.5W2.5O14]. The results suggest that the structure of a-b plane affects the product distribution. (C) 2012 Elsevier B. V. All rights reserved.

    DOI： 10.1016/j.cattod.2012.06.004

    Web of Science

    J-GLOBAL

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講演・口頭発表等

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担当授業科目（学内）

  • 応用化学実験IV

    2023年度

  • 応用化学基礎ゼミ

    2023年度

  • ものづくり基礎ゼミ

    2023年度

  • 応用化学実験I

    2023年度

所属学協会

  • 触媒学会

  • 石油学会

委員歴

  • 触媒学会   参照触媒委員  

    2023年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会