2021 Fiscal Year Annual Research Report
金属ナノクラスター／酸化物ナノ複合体の精密設計と機能開拓
| Project/Area Number |
20H02749
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 康介 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40595667)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 金属酸化物 / ポリオキソメタレート / 金属クラスター / 触媒 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、分子状金属酸化物を利用して、構造、組成、電子状態などが精密設計された金属ナノクラスターを合成し、「１原子単位で設計した金属ナノクラスター/酸化物ナノ複合材料」を開発することを目的としている。
本年度は、昨年度に開発した分子状金属酸化物と銀ナノクラスターからなる複合材料の合成法を応用して、種々の分子状金属酸化物を利用した金属ナノクラスターの合成を行った。環状金属酸化物と銀イオンの反応を温和な還元条件で行うことにより、明確な構造と電子状態を有する銀ナノクラスターが選択的に生成することを見出した。単結晶X線構造解析により複合材料の分子構造を決定し、X線吸収微細構造スペクトルおよびX線光電子分光法により電子状態を決定することに成功した。
また、昨年度までに開発した分子状金属酸化物と銀ナノクラスターからなる複合材料について、その特性や反応性の評価を行った。特に、分子状金属酸化物への量論量のプロトンの付加および脱離により、プロトン量に応じて紫外可視吸収スペクトルが可逆に変化することを見出した。X線吸収微細構造スペクトルおよび量子化学計算による検討の結果、分子状金属酸化物の酸素原子にプロトンが付加することで電荷数が変化し、その結果として銀ナノクラスターの電子状態が顕著に変化することを明らかにした。また、これらの材料の触媒特性に関する検討を行い、有機基質の光還元反応に特異な触媒作用を示すことを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
分子状金属酸化物を利用した金属ナノクラスター/酸化物ナノ複合材料の開発において、新規材料の合成、構造決定、電子状態解析を行うとともに、材料の特性、反応性、触媒作用等を明らかにすることにも成功しており、当初の計画以上に進展していると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では、本年度までに開発した材料合成法に基づいて新規材料の合成をさらに進めるともに、金属原料の種類や添加量、反応温度、還元剤等の条件を詳細に検討することにより、金属の核数や電子状態の精密制御を実現することを目指す。また、金属ナノクラスターと金属酸化物からなる複合材料に特有の高い安定性と協奏作用を生かして、種々の触媒反応への適用性を検討する。
|
