配位子保護金属クラスターの組成制御と機能探索

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18064017
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佃 達哉 Hokkaido University, 触媒化学研究センター, 教授 (90262104)
• Keywords: 金クラスター / 有機配位子 / 化学組成 / 触媒機能 / クラスターサイズ / エレクトロスプレーイオン化質量分析

Research Abstract

気相に孤立した金クラスターの電子構造と酸素分子との反応性の間には, 明確な相関があることが知られている. 一方, 金クラスターの電子構造は外界との相互作用によって簡単に変化するため, この相関を拠り所として実用触媒を開発することは必ずしも容易ではない. 合理的な設計指針に基づいた触媒開発の第一歩として, ポリビニルピロリドン(PVP)の弱い多点配位による金クラスターの安定化に着目した. その結果, (1)平均粒径1.3nmの金クラスターが, 温和な条件で様々な空気酸化反応に対して高い活性を示すこと, (2)p-ヒドロキシベンジルアルコールの酸化反応を例としてサイズ依存性を検討し, サイズの減少とともに活性が向上することをすでに報告した. 本研究では, Au : PVPのサイズ特異的な触媒活性の起源を明らかにするために, 金クラスターの電子構造がサイズや保護分子に対してどのように変化するかを調べた. その結果, PVPの配位によって微小サイズの金クラスターが負電荷を帯び, このことが酸化反応に対する触媒活性と密接に関係していることを見いだした. この結果は, PVPが単に立体的な保護分子として働くだけでなく, 電子状態を介してクラスターの触媒作用を制御する役割を示した初めての例と言える. 気相金クラスター負イオンと酸素分子の反応をもとに, Au : PVPによる空気酸化反応の触媒機構について考察した.

Research Products

• [Journal Article] Ubiquitous 8 and 29 kDa Gold : Alkanethiolate Cluster Compounds : Mass-Spectrometric Determination of Molecular Formulas and Structural Implications (2008)
  • Author(s): N. K. Chaki, Y. Negishi, H. Tsunoyama, Y. Shichibu, T. Tsukuda
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 130 Pages: 8608-8610
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ligand Exchange of Au25SG18 Leading to Functionalized Gold Clusters : Spectroscopy, Kinetics and Luminescence (2008)
  • Author(s): E. S. Shibu, M. A. Habeeb Muhammed, T. Tsukuda, T. Pradeep
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C 112 Pages: 12168-12176
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic Structure of Dendrimer-Au Hybrid Nanoparticle : Hard X-ray Photoemission Study (2008)
  • Author(s): Y. Murase, T. Kitagawa, M. Imamura, A. Tanaka, H. Yasuda, Y. Negishi, T. Tsukuda, S. Ueda, Y. Yamashita, H. Yoshikawa, K. Kobayashi
  • Journal Title: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn. 33 Pages: 169-172
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Organic-Protected Gold Clusters : Synthesis, Structures, and Catalysis (2009)
  • Author(s): T. Tsukuda
  • Organizer: Genesis Research Institute Symposium II on Cluster Science(GRI Symposium II)
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2009-02-24
• [Presentation] 有機保護金クラスターの構造と安定性 (2008)
  • Author(s): 佃達哉
  • Organizer: 放射光/表面電子顕微鏡とナノ精密材料科学シンポジウム・第4回放射光表面部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-12-25
• [Presentation] 有機保護金クラスターの合成と触媒への展開 (2008)
  • Author(s): 佃達哉
  • Organizer: ナノ統合拠点分子科学WG連続研究会「元素戦略・ナノクラスター連続研究会」
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] Ligand-Protected Gold Clusters-Synthesis, Structures, and Stabilities (2008)
  • Author(s): T. Tsukuda
  • Organizer: Federation of Analytical Chemistry and Spectroscopy Societies 2008(FACSS 2008)
  • Place of Presentation: Reno, USA
  • Year and Date: 2008-10-01
• [Presentation] ポリマー保護金クラスターの空気酸化触媒活性-サイズ依存性とその起源 (2008)
  • Author(s): 佃達哉
  • Organizer: 第102回触媒討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] Ligand-Protected Gold Clusters-Synthesis, Structures, and Stabilities (2008)
  • Author(s): T. Tsukuda
  • Organizer: International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters XIV (ISSPIC XIV)
  • Place of Presentation: Valladolid, Spain
  • Year and Date: 2008-09-19
• [Presentation] In Search of Magic Au : SR Cluster Compounds (2008)
  • Author(s): T. Tsukuda
  • Organizer: International Symposium on Monolayer-Protected Clusters (ISMPC)
  • Place of Presentation: Jyvaskyla, Finland
  • Year and Date: 2008-09-12
• [Book] Metal Nanoclusters in Catalysis and Materials Science : the Issue of Size-Control(B.Corain, G.Schmid, N.Toshima) (2008)
  • Author(s): T. Tsukuda, H. Tsunoyama, Y. Negishi
  • Total Pages: 373-382
  • Publisher: Elsevier
• [Book] クラスターの科学 : 機能性ナノ構造体の創生 (2008)
  • Author(s): 西, 佃, 斉藤, 矢ケ崎
  • Total Pages: 99-118
  • Publisher: 米田出版