Study on the principle of development for closed-shell type of framework-extended polyoxometalates with high catalytic ability
Project/Area Number |
21K05229
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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Research Institution | Kobe University |
Principal Investigator |
枝 和男 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00193996)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大堺 利行 神戸大学, 理学研究科, 理学研究科研究員 (30183023)
中嶋 隆人 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (10312993)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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Keywords | ポリオキソメタレート / 生成反応 / 量子化学計算 / 骨格拡張反応 / 第一原理計算 / 水熱合成 |
Outline of Research at the Start |
実実験と第一原理計算実験によって,内部に様々なヘテロ原子を閉じ込めることが可能な閉殻構造を持つケギン型ポリオキソメタレートからその骨格拡張型閉殻ポリオキソメタレートを組み上げる反応メカニズムとそのメカニズムに及ぼすヘテロ原子の種類・溶媒の誘電率・温度などの影響を詳細に調べる。それにより多電子移動やプロトンの出し入れが可能な骨格拡張型閉殻ポリオキソメタレートを開発する原理を確立する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,持続可能なエネルギー社会の実現などに資する高機能な触媒技術を開発を目指し,多電子移動やプロトンの出し入れが可能な骨格拡張型閉殻ポリオキソメタレートを開発するため,イオン半径が大きく電荷の小さなヘテロカチオンやプロトンが閉じ込められた骨格拡張型閉殻ポリオキソメタレート構造を構築する原理を確立することを目的としている。 そのため本年度の研究では,昨年度に引き続き1)イオン半径が大きく電荷の小さなヘテロカチオンが閉じ込められた新規の骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートW18の安定性とそれらの閉殻ポリオキソメタレートの骨格拡張反応に適したビルディング・ブロック構造の探索および2)プロトンが閉じ込められた骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートW18の安定性とそれらの骨格形成反応に適したビルディング・ブロック構造の探索についての計算機実験を進めるとともに,4)イオン半径が大きく電荷の小さなヘテロカチオンが閉じ込められた閉殻ポリオキソタングステートにおける骨格拡張反応の経路探索,5)プロトンが閉じ込められた閉殻ポリオキソタングステートにおける骨格拡張反応の経路探索についての第一原理計算や6)昨年度完了した計算機実験[3)プロトンが閉じ込められた新規の骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートW18の形成のための母構造候補であるプロトンが閉じ込められたKeggin型タングステートW12の種分化についての研究]で明らかになったプロトンを閉じ込めた新規のKeggin型タングステートの単離とそれらの骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートのビルディング・ブロックとしての反応性についての実実験にも取り組んだ.そして,1)についての安定なビルディング・ブロック構造の特定や,そのビルディング・ブロックの生成反応に及ぼす誘電率の効果などについて明らかにすることができた.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2)についての計算機実験は,まだ少し計算することが残っているが1)についての計算機実験をほぼ完了することができ,概要で記した成果などを上げることができた.そして1)と2)についての計算機実験で得られた結果を用いて4)と5)についての計算機実験もある程度進めることができ,一部の系では真空条件で骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートW18を形成する反応の最小エネルギー経路も見出すことに成功している.また,2)についての研究で得られた結果から3)の計算機実験の研究でその存在の可能性が明らかになった新規のKeggin型タングステートがプロトンの閉じ込められた新規の骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートW18の形成に有用であることも明らかになるとともに,6)の実実験でその新規のKeggin型タングステートを実際に合成できる可能性を示す結果を得ることもできた.これらのことは重要な成果につながる可能性が高く,研究は順調に進んでいると言える.
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Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は,2)プロトンが閉じ込められた骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートW18の安定性とそれらの閉殻ポリオキソメタレートの骨格拡張反応に適したビルディング・ブロック構造の探索についての計算機実験を進め完結させるとともに4)イオン半径が大きく電荷の小さなヘテロカチオンが閉じ込められた閉殻ポリオキソタングステートにおける骨格拡張反応の経路探索,5)プロトンが閉じ込められた閉殻ポリオキソタングステートにおける骨格拡張反応の経路探索についての第一原理計算を主に実施し,これらの反応経路のエネルギー障壁に及ぼす誘電率の効果などについても明らかにする.そして6)昨年度の計算機実験でその存在が明らかになったプロトンを閉じ込めた新規のKeggin型タングステートの単離とそれらの骨格拡張型閉殻ポリオキソタングステートのビルディング・ブロックとしての反応性についての実実験をさらに進める.なお,プロトンを閉じ込めた新規のKeggin型タングステートは非常に良い水素酸化触媒になる可能性も示唆されるので,次年度の結果によってはこの新規のKeggin型タングステートの電気化学的な特性などについても詳細に調べる.
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)