Mechanism elucidations of catalytic reaction generated on gold nano-cluster

• Project/Area Number: 19750018
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: MINATO Taketoshi Tohoku University, 国際高等研究教育機構, 助教 (10415309)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2008: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2007: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 表面科学 / 触媒 / 金 / ナノクラスター / 二酸化チタン / 走査トンネル顕微鏡 / 光電子分光法 / 酸化反応 / 金属錯体 / クラスター / 触媒化学

Research Abstract

化学的に不活性な金が、ナノサイズ化(3nm程度)され、二酸化チタンなどの金属酸化物に担持された時に示す特異的な触媒活性の起源を明らかにするために、二酸化チタン担持金クラスターモデル触媒を用いて局所的電子状態と触媒活性との関連を調査した。二酸化チタン表面の性質を担う欠陥由来の電子状態について調べたところ、これまで信じられてきた酸素欠損サイトでの局在は見られず、その周りへ広く分布している事を初めて直接観察した。また、金クラスターは二酸化チタンの表面欠陥サイトに吸着し、そこでTi 3d電子を受け取っていること、さらに、そのTi 3d電子の移動が、金の触媒活性発現に関わっていることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] The Electronic Structure of Oxygen Atom Vacancy and Hydroxyl Impurity Defects on Titanium Dioxide (110) Surface (2009)
  • Author(s): T. Minato, Y. Sainoo, Y. Kim, H. S. Kato, K. -I. Aika, *M. Kawai, J. Zhao, *H. Petek, T.Huang, W. He, R. Wang, Z. Wang, Y. Zhao, *J. Yang, and *J. G. Hou
  • Journal Title: J. Chem. Phys. (accepted)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Electronic Structure of Oxygen Atom Vacancy and Hydroxyl Imp urity Defects on Titanium Dioxide (110) Surface (2009)
  • Author(s): T. Minato, Y. Sainoo, Y. Kim, H. S. Kato, K.-i. Aika, M. Ka wai, J. Zhao, H. Petek, T. Hua ng, W. He, B. Wang, Z. Wang, Y. Zhao, J. Yang, and J. G. Hou
  • Journal Title: The Journal of Chemical Physics 130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First-princples calculations of hydrogen diffusion on rutile TiO_2(110) surfaces (2007)
  • Author(s): S. Kajita, T. Minato, H. S. Kato, *M. Kawai and T. Nakayama
  • Journal Title: J. Chem. Phys. 127 Pages: 1047091-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First-principles calculations of hydrogen diffusion on rutile TiO_2 (110) surfaces (2007)
  • Author(s): S. Kajita, T. Minato, H. S. Kato, M. Kawai, T. Nakayama
  • Journal Title: J. Chem. phys. 127 Pages: 1-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 極微電流走査トンネル顕微鏡および非接触原子間力顕微鏡による有機単結晶の構造観察 (2009)
  • Author(s): 湊 丈俊、青木洋人、T. Wagner、繪面健、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 金清浄表面の電気化学エッチング過程の原子レベル観察 (2009)
  • Author(s): 吉田浩二、繪面健、葛目義陽、湊 丈俊、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 極微電流走査トンネル顕微鏡および非接触原子問力顕微鏡による有機単結晶の構造観察 (2009)
  • Author(s): 湊丈俊、青木洋人、T.Wagner、給面健、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 電極表面反応の動的過程を解明する高速走査プローブ顕微鏡 (2009)
  • Author(s): 湊 丈俊、繪面健、吉田浩二、葛目陽義、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] 電極表面反応の動的過程を解明する高速走査プローブ顕微 (2009)
  • Author(s): 湊丈俊、檜面健、吉田浩二、葛目陽義、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] Etching process of Si(111) surface in NH_4F solution (2009)
  • Author(s): R. Wen, H. Aoki, A. Kuzume, T. Minato, K. Itaya
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] レザー共焦点微分干渉顕微鏡による新たな界面構造決定法 (2009)
  • Author(s): 爲谷伊佐央、青木洋人、葛目陽義、合志憲一、湊 丈俊、佐崎元、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] レザー共焦点微分干渉顕微鏡及び原子間力顕微鏡による有機単結晶の成長過程の分子レベル観察 (2009)
  • Author(s): 青木洋人、爲谷伊佐央、葛目陽義、合志憲一、湊 丈俊、佐崎元、板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] Etching process of Si (111) surface in NH_4 F solution (2009)
  • Author(s): R. Wen, H. Aoki, A. Kuzum e, T. Minato, K. Itaya
  • Organizer: 電気化学会第76回大会
  • Place of Presentation: 京都府京都市(京都大学吉田キャンパス)
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] 固液界面の原子・分子レベルでの解明(依頼講演) (2009)
  • Author(s): 湊 丈俊
  • Organizer: 東北大国際高等融合領域研究所セミナー"表面・界面の原子レベルでの解明と応用"
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] 固液界面の原子・分子レベルでの解明 (2009)
  • Author(s): 湊丈俊
  • Organizer: 東北大国際高等融合領域研究所セミナー"表面・界面の原子レベルでの解明と応用"
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)(依頼講演)
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] Molecular Structures of Organic Single Crystals Investigated by Scanning Probe Microscopes (2009)
  • Author(s): T. Minato, H. Aoki, T. Wagner, S. Shiraishi, and Kingo Itaya
  • Organizer: WPI-AIMR March Annual Workshop 2009
  • Place of Presentation: 宮城県蔵王町(蔵王ロイヤルホテル)
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] NH_4F Etching of Ultra-flat Si(111) Surface Investigated by Laser Confocal Microscope and Scanning Probe Microscope (2009)
  • Author(s): R.Wen, A. Kuzume, T. Minato, K. Itaya
  • Organizer: WPI-AIMR March Annual Workshop 2009
  • Place of Presentation: 宮城県蔵王町(蔵王ロイヤルホテル)
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] NH 4 F Etching of Ultra-flat Si (111) Surface Investigated by Laser Confocal Microscope and Scanning Probe Microscope (2009)
  • Author(s): R. Wen, A. Kuzume, T. Min ato, K. Itaya
  • Organizer: WPI-AIMR March Annual Workshop 2009
  • Place of Presentation: 宮城県蔵王町(蔵王ロイヤルホテル)
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] 世相が求める融合研究(依頼講演) (2009)
  • Author(s): 湊 丈俊
  • Organizer: 国際高等融合領域研究所セミナー"融合研究とは何か"
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)
  • Year and Date: 2009-02-25
• [Presentation] 世相が求める融合研究 (2009)
  • Author(s): 湊丈俊
  • Organizer: 国際高等融合領域研究所セミナー"融合研究とは何か"
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)(依頼講演)
  • Year and Date: 2009-02-25
• [Presentation] 固体・液体・気体・真空の融合界面が創成する極限現象(依頼講演) (2009)
  • Author(s): 湊 丈俊
  • Organizer: 国際高等融合領域研究所セミナー"独創する若手研究者の融合 -表面・界面が創成する融合科学-
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)
  • Year and Date: 2009-01-15
• [Presentation] 固体・液体・気体・真空の融合界面が創成する極限現象 (2009)
  • Author(s): 湊丈俊
  • Organizer: 国際高等融合領域研究所セミナー"独創する若手研究者の融合-表面・界面が創成する融合科学-
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)(依頼講演)
  • Year and Date: 2009-01-15
• [Presentation] The resonance properties of LC resonator circuit in the RF-STM system (2008)
  • Author(s): M. Ishiguro, T. Morii, T. Minato, K. Itaya and T. Okada
  • Organizer: 16th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • Place of Presentation: 静岡県賀茂郡東伊豆町(伊豆熱川熱川ハイツ)
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 固液界面反応の原子・分子レベルでの解析法(招待講演) (2008)
  • Author(s): 板谷謹悟、湊 丈俊
  • Organizer: JCII界面制御による化学と電子工学の融合研究会第四回、"界面制御による化学と電子工学の融合" 〜原子・分子レベルでの界面構造制御〜
  • Place of Presentation: 東京都神田神保町(財団法人化学技術戦略推進機構(JCII))
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 固液界面反応の原子・分子レベルでの解析法 (2008)
  • Author(s): 板谷謹悟、湊丈俊
  • Organizer: JCII界面制御による化学と電子工学の融合研究会第四回、"界面制御による化学と電子工学の融合"-原子・分子レベルでの界面構造制御-
  • Place of Presentation: 東京都神田神保町(財団法人化学技術戦略推進機構(JCII))(招待講演)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 第一原理荷電表面計算法によるTiO_2表面 の光誘起親水性メカニズム解析(招待講演) (2008)
  • Author(s): 梶田晴司、中山隆史、湊 丈俊、加藤浩之、川合眞紀
  • Organizer: 第7回水素量子アトミクス研究会プログラム
  • Place of Presentation: 新潟県新潟市(新潟大学
  • Year and Date: 2008-11-21
• [Presentation] 第一原理荷電表面計算法によるTiO_2表面の光誘起親水性メカニズム解析 (2008)
  • Author(s): 梶田晴司、中山隆史、湊丈俊、加藤浩之、川合眞紀
  • Organizer: 第7回水素量子アトミクス研究会プログラム
  • Place of Presentation: 新潟県新潟市(新潟大学)(招待講演)
  • Year and Date: 2008-11-21
• [Presentation] 電気化学走査プローブ顕微鏡を用いた固液界面反応の動的観察 (2008)
  • Author(s): 湊 丈俊、吉田浩二、青木洋人、T. Wagner、板谷謹悟
  • Organizer: 第28回表面科学学術講演会
  • Place of Presentation: 東京都新宿区(早稲田大学)
  • Year and Date: 2008-11-13
• [Presentation] 秩序とダイナミクスが誘起する表面現象(依頼講演) (2008)
  • Author(s): 湊 丈俊
  • Organizer: 国際高等融合領域研究所特別セミナー "秩序とダイナミクスの融合研究"
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)
  • Year and Date: 2008-11-05
• [Presentation] 秩序とダイナミクスが誘起する表面現象 (2008)
  • Author(s): 湊丈俊
  • Organizer: 国際高等融合領域研究所特別セミナー"秩序とダイナミクスの融合研究
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学)(依頼講演)
  • Year and Date: 2008-11-05
• [Presentation] Growth of Perfect Single Crystals of Organic Semiconductors at Solid/liquid Interface (2008)
  • Author(s): K. Sato, T. Sawaguchi, T. Minato and K. Itaya
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME) 2008
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-16
• [Presentation] Evaluation of Atomic Processes in Electro-chemical reactions : Site-selective Anodic Dissolution of Metals and Semiconductors (2008)
  • Author(s): K. Itaya, T. Minato, and A. Kuzume
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME)
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-16
• [Presentation] Evaluation of Atomic Processes in Electro-chemical reactions : Site-selective Anodic Dissolution of Metals and Semiconductors (2008)
  • Author(s): K. Itaya, T. Minato, and A. Kuzume
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME) 2008
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-16
• [Presentation] Molecular Structures of Organic Single Crystals Investigated by New Scanning Probe Microscopes (2008)
  • Author(s): T. Minato, H. Aoki, T. Wagner, K. Sato, and K. Itaya
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME)
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] Video Rate AFM for Investigation of Dynamical Processes of Electrochemical Reactions (2008)
  • Author(s): T. Minato, K. Yoshida, R. Mizuno, T. Morii, T. Okada, A. Kuzume and K. Itaya
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME)
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] Molecular. Structures of Organic Single Crystals Investigated by New Scanning Probe Microscopes (2008)
  • Author(s): T. Minato, H. Aoki, T. Wag ner, K. Sato, and K. Itaya
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME) 2008
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] Video Rate AFM for Investigation of Dynamical Processes of Electrochemical Reactions (2008)
  • Author(s): T. Minato, K. Yoshida, R. Mizuno, T. Morii, T. Okada, A. Kuzume and K. Itaya
  • Organizer: Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science (PRiME) 2008
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州(ヒルトンホテル)
  • Year and Date: 2008-10-15
• [Presentation] 超低ノイズSTMおよび高速AFMによる固液界面反応の原子・分子レベルでの解明 (2008)
  • Author(s): 湊丈俊、吉田浩二、青木洋人、T. Wagner、板谷謹悟
  • Organizer: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 青森県八戸市(八戸工業大学)
  • Year and Date: 2008-10-11
• [Presentation] 超低ノズSTMおよび高速AFMによる周液界面反応の原子・分子レベルで解明 (2008)
  • Author(s): 湊丈俊、吉田浩二、青木洋人、T.wagner、板谷謹悟
  • Organizer: 平成20年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 青森県八戸市(八戸工業大学)
  • Year and Date: 2008-10-11
• [Presentation] 非接触原子間力顕微鏡の絶縁性表面/界面への応用 (2008)
  • Author(s): 佐藤一弥,湊丈俊,吹留博一,板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第75回大会
  • Place of Presentation: 山梨県甲府市(山梨大学)
• [Presentation] 共焦点レザー走査型微分干渉顕微鏡による新たな表面/界面構造評価法の確立 (2008)
  • Author(s): 爲谷伊佐央,吹留博一,湊丈俊,佐崎元,板谷謹悟
  • Organizer: 電気化学会第75回大会
  • Place of Presentation: 山梨県甲府市(山梨大学)
• [Presentation] Si(100)-2x1-H表面上のスチレン単分子列形成過程:メチル基置換および置換部位における影響 (2007)
  • Author(s): R. S. Dasanayake-Aluthge,湊丈俊, Md. Z. Hossain,加藤浩之,川合真紀
  • Organizer: 表面・界面スペクトロスコピー2007
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市(東北大学電気通信研究所および秋保リゾートホテルクレセント)
• [Presentation] 水素終端Si(001)表面上の単分子列形成過程における置換基の影響 (2007)
  • Author(s): R. S. Dasanayake-Aluthge,湊丈俊, Md. Z. Hossain,加藤浩之,川合真紀
  • Organizer: 分子科学討論会2007仙台
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] Electronic structure of titanium dioxide surfaces and its interactions with gold nano clusters (2007)
  • Author(s): Minato T., Zhao J., Sainoo Y., Kim Y., Kato H. S., Susaki T., Shiraki S., Aika K. -i., Yang J., Petek H., and Kawai M.
  • Organizer: 17th International Vacuum Congress
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
• [Presentation] Si (100)-2X1-H表面上のスチレン単分子列形成過程:メチル基置換および置換部位における影響 (2007)
  • Author(s): R. S. Dasanayake-Aluthge, 湊 丈俊, Md. Z. Hossain, 加藤浩之, 川合真紀
  • Organizer: 表面・界面スペクトロスコピー2007
  • Place of Presentation: 秋保リゾートホテルクレセント(仙台市)
• [Presentation] 水素終端Si (001)表面上の単分子列形成過程における置換基の影響 (2007)
  • Author(s): R. S. Dasanayake-Aluthge, 湊 丈俊, Md. Z. Hossain, 加藤浩之, 川合真紀
  • Organizer: 分子科学討論会2007
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス(仙台市)
• [Presentation] Electronic interactions between defects on titanium dioxide surfaces and gold nano-clusters (2007)
  • Author(s): T. Minato, J. Zhao, Y. Sainoo, Y. Kim, H. S. Kato, T. Susaki, S. Shiraki, K.-i. Aika, J. Yang, H. Petek, M. Kawai
  • Organizer: 17th International Vaccum Congress
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
• [Remarks]
  • URL: http://www.iiare.tohoku.ac.jp/index_j.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~atom/nihontop.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.go.jp/lab-www/surf-chem/
• [Remarks]
  • URL: http://www.iiare.tohoku.ac.ip/indexj.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.ipi-atominihontop.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.riken.ffo.ip/lab-www/surf-chem/