神谷 裕一 (カミヤ ユウイチ)

地球環境科学研究院 物質機能科学部門 機能材料化学分野教授
One Healthリサーチセンター教授
Last Updated :2026/03/26

■研究者基本情報

学位

  • 博士(工学), 名古屋大学

Researchmap個人ページ

研究者番号

  • 10374638

研究キーワード

  • 触媒化学
  • Environmental Science
  • Material Chemistry
  • Catalysis

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

担当教育組織

■経歴

経歴

  • 2015年04月 - 現在
    大学院地球環境科学研究院, 物質機能科学部門, 教授
  • 2007年04月 - 2015年03月
    大学院地球環境科学研究院, 准教授
  • 2005年03月 - 2007年03月
    大学院地球環境科学研究院, 助教授
  • 2005年 - 2007年
    Associate Professor, Faculty of Environmental Earth Science

学歴

  • 1995年04月 - 1997年03月, 名古屋大学, 大学院, 工学研究科応用化学専攻修士課程
  • 1991年04月 - 1995年03月, 名古屋大学, 工学部, 応用化学科

■研究活動情報

受賞

  • 2008年05月, 石油学会, 平成19年度石油学会奨励賞               
    "層状化合物を前駆体とする結晶性バナジウムーリン複合酸化物触媒の合成とその選択酸化触媒作用に関する研究"
    日本国
  • 2004年, Young Scientist Prize of the International Association of Catalysis Societies (13th International Congress on Catalysis)               

論文

その他活動・業績

書籍等出版物

  • Design of Materials and technologies for Environmental Remediation               
    Shunitz Tanaka, Masaaki Kurasaki, Masaaki Morikawa, Yuichi Kamiya
    Springer, 2023年, 9789811952357, [共著]
  • 固定化触媒のルネッサンス               
    株式会社シーエムシー出版, 2007年
  • 環境修復の科学と技術               
    北海道大学出版会, 2007年
  • エコマテリアルハンドブック               
    丸善株式会社, 2006年
  • Encyclopedia of Inorganic Chemistry-2nd Edition               
    John Wiley & Sons, Ltd,, 2005年
  • 表面・界面工学大系(下巻)               
    株式会社テクノシステム, 2005年

所属学協会

  • ゼオライト学会               
  • 触媒学会               
  • 日本化学会               
  • 石油学会               

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 硝酸イオン汚染地下水の高速浄化を実現するアニオン交換能を付与した金属触媒の開発
    科学研究費助成事業
    2025年04月 - 2028年03月
    神谷 裕一
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 25K01577
  • 下水からのアンモニア製造を実現する水中硝酸イオン還元触媒の開発
    科学研究費助成事業
    2025年06月 - 2027年03月
    神谷 裕一, 大友 亮一
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 研究代表者, 25K22176
  • 地球温暖化の抑制に不可欠な亜酸化窒素の室温高速分解触媒の開発補助事業               
    2025年度 機械振興補助事業
    2025年04月 - 2026年03月
    公益財団法人 JKA, 研究代表者, 2025M-322
  • 硝酸イオン汚染地下水の高速浄化を可能にする金微粒子を内包したアニオン交換体の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月 - 2024年03月
    神谷 裕一, 大友 亮一
    アニオン交換体に市販の弱塩基性イオン交換樹脂(AER)を用い、AuCl4-水溶液にAERを加え38℃で8時間、撹拌することで、AERのアニオン交換サイトにAuCl4-を導入した。その後、水素気流下、80℃でAuCl4-を還元してAER内にAuナノ粒子を発生させた。AuCl4-水溶液の濃度が高くなるに従ってAERに導入されるAu量が上昇した。Au導入量の多いAu-AERでは、Au未導入のAERとほぼ同等のイオン交換特性を示したことから、AuCl4-はAu0へと還元され、このとき生じたCl-がAERのイオン交換サイトを再生したと考えた。
    NO3-水溶液にAu-AERを加え38℃で撹拌して、Au-AERにNO3-を取り込んだ。このAu-AERを水素気流下で80℃に加熱すると、Au-AERに取り込まれたNO3-の一部(最大35%程度)が還元分解された。Au未導入のAERでは全くNO3-が分解されなかったことから、Auナノ粒子がNO3-還元分解の活性サイトを形成していることが確かめられた。このAu-AERは繰り返し使用でき、少なくとも3回の再使用において顕著な性能低下は見られなかった。
    AERに導入したAu量が多いほど還元分解されたNO3-量は多くなったが、Au導入量 0.037 mmol/g以上では活性向上の程度が大幅に鈍化した。この導入量以上では、Au粒子の凝集が見られたことから、粗大なAu粒子がこの原因であると推測した。
    Au粒子が凝集することなく、より多量のAuをAERに導入するために、複数回に分けてAuCl4-を導入することを試みたが、NO3-分解活性は向上しなかった。またAER粒子内部までAuCl4-を十分に拡散させることを意図して十分に粉砕したAER粉を用いてみたが、これも十分な効果は得られなかった。さらなる検討が必要である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 21H01709
  • 分解反応を利用した官能基間距離が精密に制御された固体表面反応場の構築
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2019年06月 - 2021年03月
    神谷 裕一, 大友 亮一, 梅澤 大樹
    シリカの表面に固定したアミド化合物を加水分解することで、酸点(カルボキシ基)と塩基点(アミノ基)が隣接した位置に必ず配置される酸ー塩基ペアサイトを持つ固体触媒を合成した。この触媒は4-ニトロベンズアルデヒドとアセトンとの交差アルドール縮合に高い触媒活性を示した。一方、その構造の内部に3つの炭素原子からなるメチレン基をリンカーとするジアミド化合物を用いて、酸点と塩基点がリンカー相当の距離だけ離れた酸ー塩基ペアサイトを持つ触媒を合成した。この触媒は隣接した酸ー塩基ペアサイトを持つ触媒よりも低い活性しか示さず、酸点と塩基点の間の距離が重要な支配因子であることが確かめられた。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 研究代表者, 19K22074
  • 硝酸イオン汚染地下水の浄化に真に貢献する亜鉛添加ニッケル触媒の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2018年04月 - 2021年03月
    神谷 裕一, 大友 亮一
    担持Ni触媒への助触媒の添加に先立ち、担持Ni触媒の担体効果を調べた。CeO2担持Ni触媒は、反応開始直後は活性を示したが、反応時間の経過とともに活性は徐々に低下し5時間以降は完全に失活した。検討した触媒の中でSiO2担持Ni触媒が最も高い初期活性を示したが、CeO2担持Ni触媒と同様に活性が徐々に低下し、100%転化率に到達しなかった。これらに対してAl2O3担持Ni触媒とZrO2担持Ni触媒は反応の途中で失活することなく、ともに反応開始から10時間で100%転化率に到達した。Al2O3担持Ni触媒と比べてZrO2担持Ni触媒の方が、(1)望ましく無い生成物のNH3への選択率が低く、かつ(2) 触媒反応の再現性が高い(おそらく、空気がNi粒子表面を酸化することによる触媒失活が起こりにくいため)ことから、ZrO2担持Ni触媒を選択し、引き続き触媒性能のさらなる向上を検討した。
    水酸化ジルコニウムの焼成温度を変えてアモルファル、単斜晶、正方晶を調製し、担体の結晶構造が担持Ni触媒の触媒性能に与える影響を調べたが、担体の結晶構造は触媒性能にほとんど影響しなかった。
    続いてZrO2担持Ni触媒への助触媒の添加を検討した。助触媒の添加量はNiに対して1 wt%とした。CuおよびSnを添加すると触媒活性が大きく低下した。一方、FeおよびCoを添加すると、触媒活性が大きく向上した。Feの添加はNH3選択率を向上させたのに対して、Coの添加はNH3の生成も抑制した。Znの添加は活性には影響を与えなかったが、NH3の生成は未添加の触媒と比べて抑制された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 18H01780
  • 小規模施設に適したアンモニア態窒素含有廃水高度処理のための高性能触媒の開発               
    住友財団: 環境研究助成
    2016年11月 - 2017年11月
    神谷 裕一
    研究代表者, 競争的資金
  • 廃水中のアンモニアを温和な温度で酸化分解する高性能固体触媒の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2014年04月 - 2017年03月
    神谷 裕一
    廃水中のアンモニアを温和な温度でオゾンを使って酸化分解する高性能な酸化コバルト触媒を開発した。酸化コバルトの触媒性能はその粒子形態によって異なり、立方体形状もしくは切頂八面体の酸化コバルト触媒が極めて高い触媒活性を発揮した。酸化コバルト触媒を廃水中で加熱するとアンモニアとの反応によって触媒表面にアミノ基が形成され、触媒性能がさらに向上した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 26420782
  • 機能性原子団を導入した分子性金属酸化物アニオンで構成されたイオン結晶の触媒機能
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2012年04月 - 2014年03月
    神谷 裕一
    ヒドロキシル基、n-ブチル基、n-オクチル基を導入したケギン型へテロポリアニオンのセシウム中性塩を合成し、その構造と触媒特性を調べた。導入した官能基の種類によらず得られたセシウム中性塩の結晶構造は同一であり、かつ約0.6 nmのミクロ孔を持つ多孔体であった。n-オクチル基を導入したセシウム中性塩は、過酸化水素を酸化剤とするアルコール酸化に高い触媒活性を示した。導入されたn-オクチル基によってミクロ孔内部に疎水反応場が構築され、これが高い触媒活性を与える理由と推定した。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 24760634
  • ユニットネットワーク固体の構築工学展開による新機能触媒物質群形成
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2011年04月 - 2014年03月
    上田 渉, 竹口 竜弥, 清水 研一, 村山 徹, 定金 正洋, 神谷 裕一
    ユニットが平面性および球状のポリ酸を合成系中で発生させ、水熱条件下でそれぞれ2次元平面ネットワーク構造、3次元立体ネットワーク構造を構築した。前者は6族、5族、4族のほとんどの元素の組み合わせが可能となり、ナノレベルで5員環状ポリ酸ユニットのネットワーク化を達成し、合成を一般化した。後者の3次元構造形成では、ε型ケギンユニットと金属酸素八面体リンカーが三次元的にネットワーク化した新しいゼオライト様の結晶物質の合成に成功し、構造の確定、対象元素の拡張、ミクロ細孔特性の解析を進めた。二酸化炭素やエタンに対する特異的な親和性を示した。得られた物質の非対称性ミクロ細孔場は新しい触媒機能を示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 23246135
  • 水資源の永続的確保のための水中硝酸イオン還元無害化に関する研究               
    環境研究助成
    2009年11月 - 2010年10月
    神谷 裕一
    住友財団, 研究代表者, 競争的資金
  • 硝酸イオン汚染水の触媒法浄化における水中共雑物の影響とその対策に関する研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2008年 - 2010年
    神谷 裕一
    農地への過剰な施肥を原因とする地下水の硝酸イオン汚染が顕在化している。蒸留水中の硝酸イオンをほぼ完全に窒素ガスへと還元分解できる銅-パラジウム合金触媒は、地下水に含まれる塩化物イオンによる反応阻害を受けるため実際の汚染地下水浄化には不適であった。一方、スズ-パラジウム合金触媒は塩化物イオンによる阻害を受けず、汚染地下水中の硝酸イオンを効率的に還元浄化した。また、白金修飾酸化チタンとスズ-パラジウム合金触媒を水中に共存させた反応系は、汚染地下水中の硝酸イオン光還元分解反応を迅速に進行させた。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 20560717
  • 環状アルカンの高選択的水素化開環触媒の開発とクリーガソリン合成への適用               
    研究助成
    2007年04月 - 2008年03月
    神谷 裕一
    石油学会, 研究代表者, 競争的資金
  • 農業汚染地下水復元のためのナノクラスタ触媒システムの開拓
    科学研究費補助金 基盤研究C
    2005年04月 - 2007年03月
    奥原 敏夫, 神谷 裕一
    世界的に地下水の硝酸汚染が深刻で、その対策が急務である。硝酸汚染の原因は、農業地区での過剰施肥や酪農での家畜し尿、さらに一般に生活廃水である。汚染井戸水からの人工乳による乳児のメトヘモグロビン症である。硝酸イオン濃度の許容値50ppmでも発症例がある。このほか糖尿病や癌を起こすと指摘されている。イオン交換法では根本的な除去にならず、逆浸透法ではコストが問題で、生物処理法も操作性や水汚濁など解決しなければならない。固体環境触媒法はこれらに代わる新規技術として期待がある。
    本研究でCu-Pdクラスター/ACがアルカリ条件でNO_3^-(硝酸イオン)をNO_2^-(亜硝酸イオン)に選択還元(選択性は93%)することを見出した(OH^-の阻害効果による)。一方で、Pd-ゼオライトがNO_2^-を100%N_2Oに変換した。この二つ触媒で二段触媒プロセスとし、これらと、出口N_2OをPd/ACでN2に水素化することを組み合わせて、硝酸イオン高選択的かつ高活性還元(NH_30.6ppm)を実現した。
    次のステップではよりシンプルな一段法にチャレンジした。中性条件では様々な触媒の中で活性炭担持Pd-Cu合金触媒が活性と選択性(NH_3の抑制)に優れていること、その中で疎水性の高い活性炭が有効であることを示した。さらに、Cu/Pdの比の制御や新規合成したPd-Cuクラスタを調製原料とした活性炭担持Pd-Cuが、NH_3生成を許容濃度(0.5ppm)に抑える事ができ、さらに、長時間(100時間以上)安定に機能できることを見出した。さらに、共存イオン(主に硫酸イオンや塩素イオン)の影響を検討した結果、硫酸イオンは触媒活性に大きな影響を与えず、また塩素イオンの共存による活性低下は少ないことを確認した。このことは、この触媒系が地下水浄化の実用に大きく近づいたことを示す。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 17560678
  • 農業汚染地下水復元のためのナノクラスタ触媒システムの開拓
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2005年 - 2006年
    奥原 敏夫, 神谷 裕一
    世界的に地下水の硝酸汚染が深刻で、その対策が急務である。硝酸汚染の原因は、農業地区での過剰施肥や酪農での家畜し尿、さらに一般に生活廃水である。汚染井戸水からの人工乳による乳児のメトヘモグロビン症である。硝酸イオン濃度の許容値50ppmでも発症例がある。このほか糖尿病や癌を起こすと指摘されている。イオン交換法では根本的な除去にならず、逆浸透法ではコストが問題で、生物処理法も操作性や水汚濁など解決しなければならない。固体環境触媒法はこれらに代わる新規技術として期待がある。
    本研究でCu-Pdクラスター/ACがアルカリ条件でNO_3^-(硝酸イオン)をNO_2^-(亜硝酸イオン)に選択還元(選択性は93%)することを見出した(OH^-の阻害効果による)。一方で、Pd-ゼオライトがNO_2^-を100%N_2Oに変換した。この二つ触媒で二段触媒プロセスとし、これらと、出口N_2OをPd/ACでN2に水素化することを組み合わせて、硝酸イオン高選択的かつ高活性還元(NH_30.6ppm)を実現した。
    次のステップではよりシンプルな一段法にチャレンジした。中性条件では様々な触媒の中で活性炭担持Pd-Cu合金触媒が活性と選択性(NH_3の抑制)に優れていること、その中で疎水性の高い活性炭が有効であることを示した。さらに、Cu/Pdの比の制御や新規合成したPd-Cuクラスタを調製原料とした活性炭担持Pd-Cuが、NH_3生成を許容濃度(0.5ppm)に抑える事ができ、さらに、長時間(100時間以上)安定に機能できることを見出した。さらに、共存イオン(主に硫酸イオンや塩素イオン)の影響を検討した結果、硫酸イオンは触媒活性に大きな影響を与えず、また塩素イオンの共存による活性低下は少ないことを確認した。このことは、この触媒系が地下水浄化の実用に大きく近づいたことを示す。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究分担者, 17560678
  • クリーン化学合成のための新規ナノコンポジット水中固体酸触媒の開発
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2005年 - 2006年
    神谷 裕一
    環境負荷の大きい硫酸を使った化学プロセスから固体酸触媒プロセスへの転換を実現する、水中で機能する固体酸触媒(水中固体酸)の開発を行った。水中固体酸には、水中で高活性、不溶、高沈降性が求められる。水中で高活性な固体酸のCs_<2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40>(Cs2.5)は、触媒の一部が水に溶出ことと、低沈降性かつ濾過回収できない問題があった。本研究では、3-アミノプロピルトリエトキシシランで表面修飾したアモルファルシリカ(SiO_2-APS)の表面にCs2.5ナノ微粒子を固定化することで、これら問題を可決することに成功した(ナノコンポジット水中固体酸)。
    このナノコンポジット水中固体酸を、硫酸法で工業的に実施されているα-ピネン水和反応およびα-ピネン異性化反応への適用を試みた。α-ピネン水和反応に対して、検討した大部分の固体酸は本反応に活性を示さなかった。H-βがゼオライトの中で唯一活性を示したが、アルコール類選択率は50%であった。これらに対してナノコンポジット水中固体酸は、高活性かつ高選択的に水和反応を進行させることを見出した。この反応を水/α-ピネン/触媒の三相系で反応を行うと、α-ピネンの一水和物(α-テルピネオール)と二水和物(1,8-テルピン)の両方が生成するが、反応系に1,4-ジオキサンを加えて反応溶液/触媒の二相系で反応を行うと、アルコール類としてはα-テルピネオールのみが生成することを見出した。α-ピネン異性化反応に対しても、ヘテロポリ酸塩ナノコンポジット水中固体酸は、室温で高活性かつ高選択性を示した。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 17760611

産業財産権

  • ヘテロポリ酸のアルカリ金属塩及びそれらからなるオレフィンオリゴマー化用触媒               
    特許権
    特開2010-260768
  • アルキル芳香族化合物の製造方法               
    特許権
    特開2007-77133
  • アルキル芳香族化合物の製造方法               
    特許権
    特開2007-77132
  • 撥水性を有する貴金属含有触媒               
    特許権
    特許第4759731号
  • ヘテロポリ酸塩と無機酸化物とから成る組成物及びその製造法               
    特許権
    特許第4524427号
  • Organic group-bounded acidic catalyst for fragrance and pharmaceuticals, has organic group(s) coupled together on surface of solid catalyst.               
    特許権, Kei Inumaru, Toru Ishihara, Toshio Okuhara, Yuichi Kamiya
    特願WO2008032459-A1
  • 有機基結合酸触媒               
    特許権, 犬丸 啓, 石原 亨, 奥原 敏夫, 神谷 裕一
    特願2006-248413
  • アルキルベンゼンの製造方法               
    特許権, 日比 卓男, 奥原 敏夫, 神谷 裕一
    特願2005-237219
  • アルキルベンゼンの製造方法               
    特許権, 日比 卓男, 奥原 敏夫, 神谷 裕一
    特願2005-237218

主な担当授業

  • 分子環境学特論Ⅰ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 環境物質科学特別講義Ⅰ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 環境物質科学特別講義Ⅱ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • ナノ環境材料化学特論Ⅰ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
  • 化学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 全学教育