Functional Nanomaterials based on Porous Ionic Crystals and Metal Nanoparticles/Nanoclusters

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14639
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ogiwara Naoki 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (70848267)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ポリオキソメタレート / 金属錯体 / ナノ金属 / 触媒

Outline of Final Research Achievements

Porous ionic crystals (PICs) are crystalline porous materials composed of polyoxometalates (POMs), which are anionic metal-oxo clusters comprising early transition metals, and macro cations (cationic multinuclear metal complexes, cationic metal-oxo clusters, etc). In this study, we applied the PIC itself and composite nanomaterials composed of PICs and metal nanoparticles/nanoclusters as functional materials. In particular, PICs effectively catalyzed a wide range of reactions including acid-catalyzed pinacol rearrangements, base-catalyzed Knoevenagel condensation, and electrochemical oxygen evolution reaction. The composite nanomaterials offered controllable photoluminescence properties.

Free Research Field

無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

PICは高い設計性を有する物質群であり、機能性材料として有望であるが、その機能発現はガス・イオン吸着やイオン伝導等の一部の機能に制限されていた。そのなかで、本研究ではPICおよびPICを基盤としたナノ複合物質が触媒機能や発光特性を有することを見出すことができた点で学術的意義を有すると考えられる。PICは組成-構造-機能を明確化するのに適した物質系であり、本課題で獲得した高機能化のための組成・構造の設計指針は高機能材料を構築する上で重要な知見を与えると思われる。今後、PICを用いたナノ物質における組成・構造をさらに洗練することにより、革新的な機能性材料の創出に繋がると期待される。