2018 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of new Preyssler-type tungstates and application as functional materials
| Project/Area Number |
18H02058
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
定金 正洋 広島大学, 工学研究科, 准教授 (10342792)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | ポリオキソメタレート / Preyssler型 / リンタングステート |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
Preyssler型リンタングステート（Phosphotungstate: PTA）と呼ばれるリン(P)とタングステン(W)の複合酸化物分子([P5W30O110M(n+)](15-n)-, Mは内包金属(Na, Ca, Bi, 希土類))において、骨格元素および内包金属の種類を変えた新規化合物の合成と、工業的にも使われるKeggin型PTAを越える触媒活性、伝導性およびウイルス染色能力を持つ新しいPTA無機材料をPreyssler型PTAを用いて開発することが本研究の目的です。
初年度である平成30年度は、この化合物に関する新しい2種類の化合物の合成および構造解析に取り組みました。（１）分子の中心にNaが1つ入った新しい化合物([P5W30O110Na]14-)の合成および構造解析（単結晶構造解析、高分解能質量分析、赤外分光、元素分析、31P NMR、183W NMR）に成功しました。（２）骨格のWの一部をMoに置換した化合物([P5W30-xMoxO110Na]14-)の合成および質量分析および赤外分光を用いた構造解析に成功しました。
更に、Biを内包した化合物([P5W30O110Bi]12-)からKを2つ内包した化合物([P5W30O110K2]13-)への変換の際に副生する化合物が、Biが2つの1欠損ケギン型PTA([Bi(PW11O39)2]11-)であることを単結晶構造解析、質量分析、赤外分光、元素分析、31P NMRおよび183W NMRなどの分析を用いて証明することに成功しました。([P5W30O110Bi]12-)の分子構造が反応溶液中で1部分解していることを見出しました。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2種類の新しい分子の合成および構造解析に成功している。（１）分子の中心にNaが1つ入った新しい化合物([P5W30O110Na]14-)を見出しました。これまでは、Naが入った化合物は知られていたがNaが中心に入ったものは計算科学では構造が予想されていましたが、これまでにその存在は証明されていませんでした。我々が見出した新しい合成手法を用いることでこの化合物が合成できることを証明した意義は大きいです。（２）骨格のWの一部をMoに複数個置換した化合物([P5W30-xMoxO110Na]14-)が合成できることを始めて証明しました。これまでに骨格のWを他の遷移金属に複数個置換した例は報告はないので、世界初の合成例です。
それに加えて、Biを内包した化合物([P5W30O110Bi]12-)からKを2つ内包した化合物([P5W30O110K2]13-)への変換の際に複製する化合物が、Biが2つの1欠損ケギン型PTA([Bi(PW11O39)2]11-)であることを証明しました。Biが2つの2つの1欠損ケギン型PTAとサンドイッチ化合物を作ることはこれまでに知られていないことで、ポリオキソメタレートの構造基礎化学においての意義も大きいです。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成３１年度は、平成３０年度の成功を更に発展させて更に新しい化合物の合成を目指します。まずは、2種類の金属が内包した化合物の合成を目指します。また、骨格金属にMo以外の異なる遷移金属の置換を目指します。
更に、研究計画に基づき、熱安定性の高いPreyssler型PTA([P5W30O110K2]13-)の対カチオンの一部をプロトンにした部分酸型材料(A13-xHx[P5W30O110K2])の不均一系酸触媒および固体プロトン伝導性材料としての性能を検討しKeggin型部分酸型材料を置き換えることが可能なのかを検討します。
|
