2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative metal nanocluster using porous coordination polymer as reaction field and supercritical fluid activation
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20K05214
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松山 清 福岡工業大学, 工学部, 教授 (40299540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20293756)
入江 圭一 福岡大学, 薬学部, 助教 (50509669)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超臨界流体 / 多孔性金属錯体 / ナノクラスター / 触媒反応 / 多孔性配位高分子 / 金属有機構造体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超臨界流体を用いた乾燥法および含浸法を利用して、細孔構造が制御された多孔性配位高分子(PCP)や金属-有機骨格体(MOF)等の多孔性金属錯体（PCP/MOF）のマイクロ孔（2nm以下の細孔）にナノ粒子前駆体を固定化し、2nm以下の微細構造が制御された触媒活性を有する金属ナノクラスターの創生法について検討してきた。それらの触媒活性をCO酸化反応、クロスカップリング反応、水素還元反応、水電解反応などにおいて評価し、極めて高い触媒活性を有することがわかってきた。また、複数の金属ナノ粒子の前駆体をPCP/MOF細孔内に固定化することで、ハイエントロピー合金ナノ粒子の合成が可能であることがわかってきた。
PCP/MOFの特性から酸性およびアルカリ水溶液中での安定性、比較的温度の高い気相系の反応における耐熱性が問題となっていた。そこで本研究では、超臨界含浸法によりPCP/MOF細孔中に複数の金属から構成されるナノクラスター粒子を固定化した後、水素ガス雰囲気下で還元および炭化反応を進行させることで、ミクロンオーダーの多孔質炭素粒子中に複数の金属ナノ粒子が複合化および固定化することが可能であることを見出した。これらの方法で調製したバイメタルナノクラスター粒子やハイエントロピー合金ナノ粒子は、既存の方法で調製したバイメタルナノ粒子に比べ、PCP/MOF由来の炭素粒子内で高い分散性を有したまま固定化され、CO酸化反応、クロスカップリング反応、水素還元反応、水電解反応などに対して、高い反応性を示すことがわかってきた。
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Research Products
(9 results)
