2012 Fiscal Year Annual Research Report
ユニットネットワーク固体の構築工学展開による新機能触媒物質群形成
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23246135
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
上田 渉 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (20143654)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹口 竜弥 北海道大学, 触媒化学研究センター, 准教授 (30227011)
清水 研一 北海道大学, 触媒化学研究センター, 准教授 (60324000)
村山 徹 北海道大学, 触媒化学研究センター, 助教 (60583531)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 複合酸化物 / 高次構造 / 細孔構造 / ソフト合成 / 固体触媒 |
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| Research Abstract |
本研究は、細孔性の無機化合物固体結晶触媒の合成を構造ユニット単位の連結で達成する方法論を開発するものである。これは、研究室で見いだしたMo-V-O 複合酸化物の基礎研究に立脚している。すなわち、水中で生成する酸素八面体の縮合ユニットが水熱条件下でリンカー八面体を介して連結し、細孔性の結晶構造体が形成される。この方法をユニット合成と称する。これを様々な系で系統的展開をしたところ、Mo-V-O複合酸化物の合成と同様の条件で水酸化Biを存在させると、新規の結晶が得られ、MoとVがε型のポリオキソメタレートを形成し、この開口部の三個の酸素イオンにBiが結合し、さらにこのBiが他のポリオキソメタレートを連結して、三次元構造体となることがわかった。まさにポリオキソメタレートが構造ユニットとなり、Bi酸素八面体がリンカーの働きをして、結晶を形成している。注目は、このユニットとリンカーの配列はゼオライトで良く知られたFAU型の構造単位配置と同様で格子単位中心にケージを持ち、これはチャネルで連結されていることである。このミクロ細孔径は 0.55 nmであった。また、ゼオライトと同様にイオン交換性能を有し、特にチャネルにイオンが位置するとチャネルが塞がれ、ミクロ細孔性は消失し、イオン交換で除去するとミクロ細孔性が回復する。明らかに、この物質がミクロ細孔性を有する結晶複合酸化物であることを示している。ポリオキソメタレートを基材とした細孔性結晶の合成は数多く進められてきたが、ほとんどは有機分子の介在が必須で、細孔性も明確でないものが多い。本研究の結果は、純無機物質の全く新しい細孔性結晶を生み出したもので、また酸素八面体を連結した細孔性の三次元的複合酸化物結晶は極めて限られ、本研究により無機物質合成に大きな進展をもたらした。
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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
本年度の研究成果は、当初想定していた２次元的細孔物質の合成を超えた三次元的細孔性複合酸化物結晶の登場を与えたもので、極めて学術的価値は高いが、本研究の方針は各種合成ユニットを整備して設計的な最高物質合成を目指しており、本年度の偶然的発見は重要としても、本筋の研究は依然展開途上にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究の中で既に様々な新しい物質が、ユニット合成の方法論を展開することで生まれている。今後はよりいっそうの国際協力関係でこれらの物質の構造を早急に明確にし、ユニット合成方法論の確立をはかる。
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