2021 Fiscal Year Annual Research 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 |
本年度は、1)Si(100)及び透明導電性基板(FTO)表面におけるPCP/MOF薄膜合成に重点をおきながら、2)偏光全反射蛍光XAFS法により薄膜に固定したナノ粒子の構造決定を進めた。
まず、1)については、Si(100)及びFTO表面に光触媒やORRに活性を示すZr系PCP/MOFであるUiO-67及びNU-1000の配向制御薄膜化に取り組んだ。その結果、UiO-67の場合、Si(100)では配向制御薄膜が容易に形成されるのに対し、FTOでは付着性が乏しく薄膜形成が難しいことがわかった。また、こうした傾向はNU-1000でも見られた。そこで、FTOをリン酸系の自己組織化単分子膜で修飾したところ、付着性が劇的に改善され、かつ、配向が制御されたNU-1000薄膜が得られる条件を見出した。さらに、薄膜合成の過程に直径 2 nmのPtナノ粒子(Pt-PVP)を導入することで、PCP/MOFとナノ粒子の複合化を実現した。
次に、2)については、NU-1000薄膜に固定化したPtナノ粒子の構造をXRD及び偏光全反射蛍光XAFS法により決定した。その結果、XRDからはNU-1000薄膜の結晶性はやや低下するものの、配向制御に大きな変化は見られないことがわかった。一方、XAFSからは、固定化前後でPtナノ粒子の構造に大きな変化は見られず、その構造が保持されていることがわかった。さらに、ORRのCV計測の結果、バルクPt電極のORR電位より低い電位で反応が進行することがわかった。今後、TEMによるPtナノ粒子のモロフォロジや分布の情報を取得しながら、固定化の条件を最適化する。また、さまざま金属、あるいは合金ナノ粒子系の固定化に研究範囲を広げ、多種多様なPCP/MOFとナノ粒子の機能複合化を展開する。
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