2020 Fiscal Year Research-status Report
Fine structure determination of nanoparticles embedded in surface mounted metal organic framework thin films
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19K05509
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| Research Institution | International Christian University |
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Principal Investigator |
田 旺帝 国際基督教大学, 教養学部, 教授 (40344501)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Metal Organic Framework / SURMOF / Nanoparticles / XAFS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では配向が制御された多孔性配位高分子（PCP/MOF）薄膜に導入したナノ粒子(NPs)の構造を放射光X線吸収微細構造法（XAFS）により決定する。本研究で得られるPCP/MOFにおけるNPsの精密構造決定法や基礎的知見はPCP/MOFの機能複合化に直結すると期待できる。
本年度は、１）単結晶及びFTO表面におけるPCP/MOF薄膜合成に重点をおきながら、２）簡易型の低温偏光全反射蛍光XAFS測定装置による応用計測を進めた。まず、１）については、前年度に引き続き、Si（100）やFTO表面に光触媒として可能性を示すPPF-3-Mn/Co-TCPPに加え、新たにMIL-125-Tiの薄膜合成に取り組んだ。その結果、Si(100)やFTO表面ではMn/Co-MOFは形成できたものの、配向はそろっておらず、また物理的強度も低いことがわかった。一方、MIL-125-TiではSi（100）表面で配向がそろった薄膜形成の可能性を見出した。今後、合成条件の最適化を行いながら、ナノ粒子作成に取り組む。
２）については、まず、複数の吸収端を有するPCP/MOF及び偏光依存XAFS測定に取り組んだ。具体的には、TiO2（110）表面に作成したPPF-3-Mn/Co-TCPP薄膜のMnとCoのK-edge XAFS測定を実現した。また、XANESからは室温と低温（８０K）とで配位構造が変化する様子を観測した。次に、TiO2（110）にSputtering法で作成したPtナノ粒子を表面垂直・平行方位から計測する低温偏光依存XAFS測定に挑戦した。その結果、Ptナノ粒子からの偏光依存性はみられないものの、部分的に酸化されたPtナノ粒子が形成されたことを明らかにした。今後、測定対象を広げ、より精密な構造決定ができるよう温度調整機構及び位置合わせ機構などの最適化に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、１）単結晶(Si(100), TiO2(110))及び透明導電性基板（FTO）表面におけるPCP/MOF薄膜（SURMOF)の合成に重点をおきながら、２）低温偏光全反射蛍光XAFS(Low-temperature PTRF-XAFS)測定装置による応用計測を進めた。COVID-19により、所属機関や放射光実験施設へのアクセス制限、試薬や機器調達の遅延など研究の進捗に影響があったが、マシンタイムの調整や薄膜合成法の改良などでその影響を最小限に食い止めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、１）単結晶表面におけるPCP/MOF薄膜（SURMOF）の合成に重点をおきながら、２）簡易型低温偏光全反射蛍光XAFS(Low-temperature PTRF-XAFS)による金属ナノ粒子の精密構造解析に取り組む。
１）については、Si(100)やTiO2(110)に加え、Al2O3(0001)や自己組織化単分子膜（SAM)を施したFTO基板表面にMIL-125-TiやMIL-125-NH2-Ti、UiO-67、NU1000などからなる多様なSURMOF合成に取り組む。また、これらのSURMOFに金属イオンを導入し、化学還元法などで処理することでナノ粒子の固定化にも挑戦する。
２）については、引き続き、測定条件の最適化を進めながら、１）より得られるSURMOF及びその中に固定した金属ナノ粒子をXAFSにより精密に構造決定する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19により、所属機関や放射光実験施設へのアクセス制限、試薬や機器調達の遅延など研究の進捗に影響があったため。
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