2017 Fiscal Year Annual Research Report
金属酸化物ナノ反応場を用いたヘテロ金属ナノ材料の創製と触媒・高機能材料開発
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17H03037
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 康介 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40595667)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属酸化物 / ポリオキソメタレート / 触媒 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナノ反応場を有する分子状金属酸化物への精密金属集積法を開発し、電子状態や反応活性点構造の設計による高機能触媒材料、磁性材料、光学材料等の開発に向けた新たな材料設計技術を開拓することを目的としている。
本年度は、ナノ反応場を有する環状金属酸化物クラスターを新たに設計・合成した。単結晶X線構造解析より、1 nmのナノ空隙を有するホスホタングステートのアルキルアンモニウム塩の構造を明らかにした。この環状金属酸化物の内側にはプロトン化された末端酸素原子が集積されており（W-OH、W-OH2）、金属イオンと高い反応性を有するナノ反応場として機能することが示唆された。環状金属酸化物と遷移金属イオンを反応させることにより、環状構造内に様々な金属種からなる金属多核構造を導入することに成功した。また、金属の添加量や反応条件を変えることにより、環状構造内に集積する金属の位置や数を制御できることも見出した。
さらに、金属酸化物クラスターの反応性を制御し、金属イオンとの段階的・選択的な反応を実現するために、金属酸化物クラスターの反応サイトを一時的に保護する手法を開発した。金属酸化物クラスターとアルコールを反応させることにより、反応の高い部位においてアルコキサイドが生成した。導入されたアルコキサイドは有機保護基として機能し、金属イオンとの反応性の制御や自己縮合反応の抑制に有効であることを見出した。
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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
環状金属酸化物の設計および合成に関して概ね計画通りに研究が進展した。さらに、環状金属酸化物をナノ反応場として用いた金属集積法の開発においても、反応条件を制御することにより金属多核構造の構造制御に成功する等、重要な知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に開発した環状金属酸化物を用いて、金属多核構造の設計に関してさらなる検討を進める。これらの知見を生かして、有機溶媒中における反応条件を制御することにより、これまでの合成技術では困難であった貴金属ナノクラスターの合成も検討する。また、合成した材料の物性評価を行うとともに、触媒反応や光触媒反応を行う。さらに、金属多核構造の構造と物性・触媒特性の関係を解明し構造の再設計を進めることで、高機能触媒・高機能材料の開発を目指す。
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