2021 Fiscal Year Annual Research Report
サイズ・組成制御配位子保護金クラスターの堅牢な担持法の開発と触媒反応への応用
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20K22548
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増田 晋也 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (80885468)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 配位子保護金クラスター / 固体触媒 / 金クラスター触媒 / 酸化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではサイズ・組成制御したチオラート保護金クラスターを種々の担体上に吸着させ、原子精度のサイズを保ったまま配位子を除去して金クラスターを担持することを試みている。当該年度は、堅牢な担持法として保護配位子と担体間の相互作用に着目した触媒開発を行った。具体的には、ベンゼン環を有するチオール、鎖長の異なる２種類のアルカンチオールの合計３種のチオールそれぞれで保護した金クラスターを合成し、炭素担体上で真空焼成処理を施すことで配位子の除去を行った。酸化物担体上などでは300℃程度の温度で配位子が除去できるのに対し、カーボン担体上では500℃程度の温度が必要となる。この現象から着想を得て、配位子脱離がわずかに進行する450℃で長時間焼成することで段階的な配位子の除去を試みた。XAFS測定を用いてチオラートの脱離挙動を調査したところ、半分程度の配位子は8時間程度で除去されるが、そこから配位子の除去が進行しない時間が存在し、その後24時間程度でほとんどの配位子が除去されることを見出した。この現象は配位子の違いに寄らず観測された一方で、配位子と担体の相互作用が強いと考えられる長鎖アルカンチオールを用いた際に24時間焼成後の配位子残存量が最も多かったため、配位子と担体間の相互作用が段階的な配位子脱離を可能にしていることが示唆される。この段階的な配位子脱離によって焼成下における金クラスターが安定化したため、焼成後も金クラスターのサイズが保持されていた。また、残存チオラート配位子は触媒活性を大きく低下させることが報告されているが、12時間焼成を行った触媒は24時間焼成した触媒に匹敵する活性を示した。これらの結果を総合すると、本手法によって金クラスター表面の保護配位子は除去され、担体と金クラスターの界面には保護配位子が残存した、活性かつ安定である金クラスター担持触媒の合成に成功したと考えられる。
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Research Products
(7 results)
