• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

原子精度合金クラスターの量合成と触媒機能開拓

Research Project

Project/Area Number 19J14680
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

赤沼 友貴  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsクラスター / 金属クラスター / 触媒 / 白金 / ナノ粒子 / 多核・クラスター錯体 / 合金 / サブナノ粒子
Outline of Research at the Start

持続可能な社会を実現するためには、地球上の限られたエネルギーや材料資源を有効に利用する必要があり、そのためには革新的な触媒の創出が不可欠である。本研究では、ナノ粒子よりも小さい、粒径1nm以下の「金属クラスター」と呼ばれる金属超微粒子を1原子精度で自在に合成し、クラスター触媒の機能解明を試みる。バルクでは進行や制御が極めて困難な反応に応用することを目標として、白金及びその合金クラスターの高活性・高耐久性・高選択性の触媒開発に取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、原子数個から十数個からなる金属クラスターの触媒機能開拓を目指して、錯体化学の手法を用いた新しいアプローチで白金合金クラスターの合成を目的とした。環状白金チオラート多核錯体の金属イオン包接機能に着目して、異種金属ドープの、白金合金クラスターの合成法を開発した。

研究計画に基づき、(1)環状白金チオラート多核錯体の金属イオン包摂挙動の探索、(2)合金クラスターの合成と(3)触媒活性評価を行った。
(1)これまでの研究で5、6、7員環に銀イオンが包接されることを見出した。本年度は銀イオンのほかに、銅やコバルトセニウムが配位することが明らかとなり、ホスト分子としての有用性が示された。ホストゲストの組み合わせを拡張することが出来たことから、本合成法を用いて合成可能な合金クラスターの組成を拡張することが出来た。
(2)銀イオン包接錯体を前駆体として、銀ドープ白金クラスターAgPt6の合成に成功した。走査型透過電子顕微鏡(HAADF-STEM)観察によるクラスターの直接観察を行い、原子のコントラスト差から、白金原子と銀原子の識別に成功した。Global optimization法を用いたDFT計算によって銀ドープ白金クラスターの構造と電子状態を求めた。
(3)白金および銀ドープ白金クラスターの触媒利用にむけて、一酸化炭素の酸化反応を行った。触媒活性評価を行うために、白金および銀ドープ白金クラスターの触媒装置内in-situ合成法を開発した。昇温反応法でCO酸化反応を行ったところ、白金および銀ドープ白金クラスターの見かけの活性化エネルギーは、構成原子数依存性があることがわかった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2019

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Silver in the Center Enhances Room‐Temperature Phosphorescence of a Platinum Sub‐nanocluster by 18 Times2021

    • Author(s)
      Akanuma Yuki、Imaoka Takane、Sato Hiroyasu、Yamamoto Kimihisa
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Issue: 9 Pages: 4551-4554

    • DOI

      10.1002/anie.202012921

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 数原子からなる白金及びその合金サブナノ粒子の合成と触媒特性2021

    • Author(s)
      赤沼友貴, 今岡享稔, 山元公寿
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Atomicity-dependent Catalytic Activity of Ultra-small Subnano-particles2019

    • Author(s)
      Yuki Akanuma, Akari Yamada, Akiyoshi Kuzume, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
    • Organizer
      The 3rd ECS Yamagata University Student Chapter Symposium
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子数個からなる白金及び合金クラスター触媒2019

    • Author(s)
      赤沼友貴, 今岡享稔, 山元公寿
    • Organizer
      錯体化学若手の会夏の学校
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Ultra-small Pt and Pt-M Alloy Clusters for Practical Scale Catalysis2019

    • Author(s)
      Yuki Akanuma, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
    • Organizer
      錯体化学回第69回討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] HokkaidoMultinuclear Platinum-Thiolate Complexes for Size-Selective Synthesis of Platinum Clusters2019

    • Author(s)
      Yuki Akanuma, Takane Imaoka, Kimihisa Yamamoto
    • Organizer
      The 76th Fujihara Seminar, International Workshop on Designer Nanocluster Materials
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi