2018 Fiscal Year Research-status Report
欠損型ポリオキソタングステートを「分子るつぼ」とした異種二原子隣接合金の創製
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18K18997
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
加藤 知香 静岡大学, 理学部, 准教授 (00360214)
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2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ポリオキソメタレート / 白金 / パラジウム / バイメタル / 隣接配位 / 光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，二種類の貴金属元素が一つのポリオキソタングステート構造内に隣接配位したバイメタリック化合物を新規合成し，得られた化合物を高温焼成処理することで「異種原子隣接ナノ合金」を創製することを目的とした。
本年度はまず，一欠損サイトに単核白金サイトが構築されたケギン型ポリオキソタングステート([PW11O39{Pt(NH3)2}]5-および
[PW11O39{Pt(Me2ppz)}]5-(Me2ppz = dimethylpiperazine))の新規合成に取り組んだ。得られた化合物は，元素分析，熱分析，核磁気共鳴分析，フーリエ変換赤外分光分析，紫外可視分光分析等によるキャラクタリゼーションを行い，その分子構造および組成を決定した。水溶液中での安定性についても検討し，ジメチルピペラジン白金種を配位した単核白金化合物が特に優れた熱的安定性を示すことを確認した。
得られた化合物を光触媒として用い，可視光照射下での水からの水素発生に対する活性評価を行った。いずれの化合物を用いた場合も水素の生成を確認しており，水素発生効率は二核白金サイトを有するポリオキソメタレート化合物より高い値を示した。
さらに，[PW11O39{Pt(NH3)2}]5-を厳密な反応条件下，水溶液中で(bpy)PdCl2(bpy = 2,2'-bipyridine)と反応させることで，白金とパラジウムが隣接配位したバイメタリック化学種が形成していることを確認した。沈殿化により得られた固体には，二核白金または二核パラジウムサイトを有するポリオキソタングステートが含まれてはいたが，目的のPt-Pdバイメタリック化合物が80～90%の高純度で得られることを確認した。
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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
本年度は，単核白金サイトの有する二種類の新規ケギン型ポリオキソタングステート化合物の合成法を確立し，元素分析，熱分析，核磁気共鳴分析，フーリエ変換赤外分光分析，紫外可視分光分析等の種々の分析機器を駆使することで，その分子構造および組成を決定することに成功した。
得られた化合物を光触媒に用いた可視光照射下での水からの水素発生実験では，メタノールおよびトリエタノールアミンのどちらを犠牲剤に用いた場合も単核白金化合物のほうが二核白金化合物より高い水素発生効率を示すことを確認しており，単核白金サイトの有効性を示すことが出来た。
ケギン型ポリオキソメタレート構造内に構築された一欠損部位に白金種とパラジウム種を隣接配位させたバイメタリック化合物を高純度で得る合成条件も見出しており，本年度の研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
単核白金化合物を出発錯体に用い，白金隣接サイトに種々の貴金属種を導入した新規バイメタリック化合物を合成し，その分子構造および組成を厳密に決定する。
構造および組成決定したバイメタリック化合物については，低温度域-中温度域-高温度域の多段階焼成技術による「異種二原子隣接合金ナノ粒子」への変換を誘導し，得られた貴金属粒子-タングステート構造体について，安定性や溶解性に関する基礎的知見を収集する。
さらに，得られた合金ナノ粒子-タングステート構造体を光触媒や酸化触媒等へと応用することで，貴金属隣接サイトが触媒機能に及ぼす影響について詳細に検討する。上記の研究を遂行することで得られた知見を基に，異種二原子隣接合金粒子の固体表面への担持技術の開発に取り組む。使途に応じて，タングステート構造部位の簡便除去技術も確立する。再利用に関する実験も遂行し，タングステート構造部位と貴金属元素を別々に回収・再利用するシステムも開発する。
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