収差補正電子顕微鏡を用いたヘテロポリ酸触媒のキャラクタリゼーションと設計

• 研究課題/領域番号: 16K06863
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 日吉 範人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50415733)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: ヘテロポリ酸 / 電子顕微鏡 / 触媒 / ナノシート / ヘテロポリ酸触媒

研究成果の概要

本研究では、種々のへテロポリ酸集合体の収差補正走査透過電子顕微鏡による原子分解能観察に成功し、固体ヘテロポリ酸触媒の構造評価に収差補正走査透過電子顕微鏡が利用可能であることを示した。また、触媒材料開発を目的としてヘテロポリ酸分子の集積構造制御を試み、ケギン型ヘテロポリ酸ナノシートという新規な材料の合成に成功した。さらに、電子顕微鏡による評価技術を利用して、得られたナノシートの詳細な構造解析に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

へテロポリ酸分子の直接観察が可能となったことにより、固体ヘテロポリ酸触媒のより詳細な構造評価が可能となった。これにより、高効率な固体ヘテロポリ酸触媒の開発が加速されると期待できる。また、電子顕微鏡による直接観察は、ナノ材料の構造評価に特に有効である。本研究の成果によって、ヘテロポリ酸分子の配列を制御した新規なナノ材料の開発が加速されると期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Keggin-type polyoxometalate nanosheets: synthesis and characterization via scanning transmission electron microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Norihito Hiyoshi
  • 雑誌名: CHEMICAL COMMUNICATIONS 巻: 54 号: 41 ページ: 5217-5220
  • DOI: 10.1039/c8cc02978d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of epsilon-Keggin-Type Cobaltomolybdate-Based 3D Framework Material and Characterization Using Atomic-Scale HAADF-STEM and XANES (2017)
  • 著者名/発表者名: Igarashi, T; Zhang, ZX; Haioka, T; Iseki, N; Hiyoshi, N; Sakaguchi, N; Kato, C; Nishihara, S; Inoue, K; Yamamoto, A; Yoshida, H; Tsunoji, N; Ueda, W; Sano, T; Sadakane, M
  • 雑誌名: INORGANIC CHEMISTRY 巻: 56 号: 4 ページ: 2042-2049
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02748
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Encapsulation of two Potassium Cations in Preyssler-type Phosphotungstates: Preparation, Structural Characterization, Thermal Stability, Activity as an Acid Catalyst, and HAADF-STEM images (2016)
  • 著者名/発表者名: Akio Hayashi, Hiromi Ota, Xavier Lopez, Norihito Hiyoshi, Nao Tsunoji, Tsuneji Sano, Masahiro Sadakane
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 55 号: 21 ページ: 11583-11592
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 収差補正電子顕微鏡による触媒材料の構造観察 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日吉 範人
  • 学会等名: 平成30年度石油学会東北支部講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Keggin-type polyoxometalate nanosheets: synthesis and characterization using aberration-corrected transmission electron microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: 日吉 範人
  • 学会等名: 平成30年度化学系学協会東北大会
  • 招待講演
• [産業財産権] ケギン型ヘテロポリ酸のアルカリ金属塩のナノシート及び粒子、並びにこれらの製造方法 (2017)
  • 発明者名: 日吉 範人
  • 権利者名: 産業技術総合研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-196586
  • 出願年月日: 2017