2021 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of a New Synthetic Method for Mixed-Anionic POM Complexes and Its Application toward Solid State Catalysts
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21K14638
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長田 浩一 東北大学, 理学研究科, 助教 (70813830)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ポリオキソメタレート / アニオン性金属酸化物 / 複合アニオン / 超分子結晶体 / バナジウム / モリブデン / 自己集合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では『15 族、16 族元素と遷移金属間に多重結合を有する ポリオキソメタレート（POM）の合成と超分子結晶体を反応場とした高効率な環境調和型固体POM触媒 の開発』を目的に研究を行う。これまでとは異なる形式の複合アニオン型 POM 錯体の創製を目指す。すなわち、M=O 結合および架橋M-O-M結合を他の官能基 (O → S, Se, Te, NH, N) に置き換えた POMの合成法の確立と性質解明を行う。高周期典型元素-遷移金属間の多重結合に対応するHOMO準位は高く、LUMO 準位は低いので、特有の多電子酸化還元挙動を示すと考えられ、新たな物性を示す材料科学への展開に繋がるものと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１年目、「ポリオキソバナテートの化学反応による直接官能基変換法の確立」を目指して研究を行なった。
ポリオキソメタレート（以下POM）は、化学式が [MxOy]n-（M = W, Mo, V, Ti, Nb, Al など）で表される分子を指す呼称で、４族から７族の遷移金属イオンの周りにオキソアニオンが配位した [MO6]を基本骨格とした多面体がオキソ架橋により縮合して形成されるアニオン性多核錯体である。POMは、様々なサイズ・構造の設計、電荷・含異種元素の精密に調整することが可能であり、分子認識化学・材料科学・触媒化学などへ展開されている。本研究では、これまでとは異なる形式の複合アニオン型POM錯体の創製を目指す。すなわち、M=O結合を他の典型元素 (O → S, Se, N) に置き換えたPOMの合成と性質解明を行う。一般的に高周期典型元素－遷移金属間の多重結合に対応するHOMO準位は高く、LUMO準位は低くなることが知られているので、特有の多電子酸化還元挙動を示す。従って、含典型元素－遷移金属間多重結合を有するPOMの創製は新たな物性を示す材料科学への展開に繋がるものと考えられる。
１年目では、デカバナデート（V10）、ドデカバナデート（V12）、トリデカバナデートユニット（V13）、ヘキサモリブデート（Mo6）を合成し、これらに対し硫化剤を加えることでM=O結合部位をM=S結合へと変換する試みを行なった。その結果、粉末X線、SEM-EDX測定、XPS分析、IR測定などにより、メタレートに硫黄原子が組み込まれていることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、構造を明らかにするため単結晶の作成、電子顕微鏡による考察を行う予定である。また、CV測定を行うことで物性評価を行い、最終的には触媒反応への展開を目指す。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染症の影響と昨今の世界情勢の理由から、今年度購入予定だった試薬などを仕入れることができず、購入を延期する必要が生じたから。
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