2017 Fiscal Year Annual Research Report
Precise synthesis of structural parameter controlled metal cluster catalysts
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16H06026
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
山添 誠司 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (40510243)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 金クラスター / 触媒 / 金属酸化物 / XAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代の触媒として担持金属クラスター触媒が期待されている．1原子の違いで分子との反応性がかわる金属クラスターを触媒応用するには構造因子（サイズ，組成，担体，反応空間）の精密制御技術の確立と触媒作用への効果の解明が必要不可欠である．研究代表者はこれまでに配位子保護金属クラスターを用いたサイズ・組成の精密制御に成功し，構造因子の制御が可能になりつつある．本研究では，配位子保護金属クラスターを鋳型とした金属クラスター内包金属酸化物を創製することで，構造因子を独立に精密制御可能な担持金属クラスター触媒合成法の開発を行った．本年度は末端にOH基やCOOH基，NH2基をもつチオールを持ちいて親水性のチオラート保護金クラスターの合成をまず行った．OH基およびNH2基を持つ金クラスターではAu25核を，COOH基をもつクラスターではAu102およびAu130核のクラスターを合成した．合成したクラスターは紫外可視吸収分光法，ESI-MSにより合成ができていることを確認した．次に，これらクラスターを前駆体としてゾルゲル法によりシリカで金属クラスター表面を覆った配位子保護金クラスターを合成した．合成の際のpH，金属クラスターと金属酸化物の比率，溶媒，合成温度を検討することで金属酸化物で覆われた配位子保護金クラスターの合成に成功した．合成したクラスターを所定の温度で焼成したところ，保護配位子が脱離した金属酸化物保護金クラスターが合成できた．XAFSにより構造を調べたところ，保護配位子が脱離し，金クラスターが凝集していないことを確認した．触媒反応も行い，ニトロフェノールの水素化反応が進行することを確認した．
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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
今年度の目標は以下の２つであった．
１．金属酸化物内包金属クラスター触媒の合成
２．金属クラスターの触媒作用に対する担体効果の解明
いずれの目標も予定通り達成しており，順調に研究が進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はこれまでに開発してきた金属酸化物内包金属クラスター触媒について種々の金属酸化物を用いた触媒を合成し，高密度触媒を開発する．さらにアルコール酸化反応や水素化反応に対する担体効果を明らかにする．
１．金属酸化物内包金属クラスター触媒の合成
Au102(SROH)44を用いてその周囲を種々の金属酸化物で覆ったナノリアクターを合成する．ナノリアクターの評価は透過型電子顕微鏡，X線回折，窒素吸脱着，X線吸収分光法，赤外吸収分光法により評価する．
２．金属クラスターの触媒作用に対する担体効果の解明
合成した種々の金属酸化物に内包された金属クラスターを固体表面に緻密配列させた後，配位子を除去することで高密度触媒を得る．得られた触媒の評価は透過型電子顕微鏡，X線回折，窒素吸脱着，X線吸収分光法により行う．合成した触媒を用いてアルコール酸化反応やニトロ化合物，不飽和炭素結合をもつ化合物，アルデヒド基をもつ化合物の水素化反応を行い，担体が触媒作
用に及ぼす効果を解明する．
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