| 研究課題/領域番号 |
17310059
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
ナノ構造科学
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
三谷 忠興 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (50010939)
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| 研究分担者 |
藤原 明比古 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教授 (70272458)
田中 啓文 分子科学研究所, 分子スケールナノサイエンスセンター, 助手 (90373191)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
14,800千円 (直接経費: 14,800千円)
2006年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
2005年度: 9,100千円 (直接経費: 9,100千円)
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| キーワード | 金属クラスター / ナノチューブ / 触媒活性 / TEM / XAFS / EXAFS / 白金クラスター / 金属錯体 |
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| 研究概要 |
金属原子が凝集して金属クラスターに変遷していくと、金属原子の電子状態は劇的に変化し、金属独自の活性が現れる。本研究では、多層カーボンナノチューブを単核の金属錯体で被覆させる手法を開発し、これを熱処理することによってカーボンナノチューブの表面上に単分散をもつ1nm以下の超微細金属クラスターを形成させることに成功した。その具体的な手法は、チオール化されたカーボンナノチューブを含んだ溶液中で白金錯体イオンを還元し、単核の金属錯体をナノチューブの表面に形成される。さらに高温の水素雰囲気中で熱処理すると白金錯体は白金原子に変換され、表面を移動しながら凝集して、金属クラスターが形成される。この独自に開発した手法は他の炭素材料にも応用ができると共に、原子から数ナノ領域でクラスターのサイズ制御が精度よくでき、化学的な手法で1nm以下の金属クラスターを作製できるという点で特筆に値する。その超微細金属クラスターはサイズに依存した触媒活性を有し、1nm以下の白金クラスターについては、市販の白金クラスター触媒に比べて優れた触媒活性を持つことが明らかにされた。
生成されたこの金属クラスターのもつ物理的意義を明確にするために、金属原子から金属クラスターの構造変化を透過電子顕微鏡(TEM)による直接観察やSpring-8のシンクロトロン放射光施設を利用したXRD、XPSなどのX線分光測定法によってin-situで調べた。さらに、クラスター構造に直接的に関与する物性測定(触媒活性測定、THz領域での分光測定など)を行なうとともに、触媒作用についてのDFT第一原理計算に基づいたコンピュータシミュレーションを行うことによって、金属触媒作用の新たな原理を導き出すことができた。
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