欠損型ポリオキソタングステートを「分子るつぼ」とした異種二原子隣接合金の創製

• 研究課題/領域番号: 18K18997
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 加藤 知香 静岡大学, 理学部, 准教授 (00360214)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ポリオキソメタレート / 白金 / パラジウム / バイメタル / 隣接配位 / 光触媒 / ポリオキソタングステート / 異種二原子隣接合金 / ナノ粒子 / 触媒

研究成果の概要

本研究では，cis-ジアンミン白金(Ⅱ)種およびN,N’-ジメチルピペラジン白金(Ⅱ)種をケギン型一欠損ポリオキソタングステートに配位させた2種類の単核白金化合物，N,N’-ジメチルピペラジンパラジウム(Ⅱ)種を配位させた単核パラジウム化合物，エチレンジアミンパラジウム(Ⅱ)種および2,2'-ビピリジンパラジウム(Ⅱ)種を配位させた2種類の二核パラジウム化合物の合成を行った。得られた化合物のうち，cis-ジアンミン白金(Ⅱ)種が配位した単核白金化合物と2,2'-ビピリジンパラジウム(Ⅱ)種を反応させた場合のみ，目的のバイメタル化合物が得られることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

貴金属ナノ合金の高機能化・高強度化技術の開発は，人類の生活や地球環境へ大きなインパクトを与える課題であるが，調製条件の制御だけでは異種貴金属原子同士を合金内で位置選択的に配置させることは困難であり，新機能・高性能の発現のためには，貴金属原子の精密配置技術の開発が鍵となっている。
本研究では，ケギン型一欠損ポリオキソタングステートを「分子るつぼ」として利用し，一つの欠損部位へ白金原子とパラジウム原子を隣接配位させた精密構造化バイメタル化合物を合成することに成功した。得られた化合物を焼成処理することにより，高強度化貴金属ナノ合金へと誘導することが可能であり，新たな物性・機能の発現が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Syntheses, Molecular Structures, and Countercation-induced Structural Transformation of Monomeric α-Keggin-type Polyoxotungstate-coordinated Mono- and Dipalladium(II) Complexes (2021)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Ippo Nakahira, Ryota Kasai, Shigeki Mori
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: - 号: 19 ページ: 1815-1815
  • DOI: 10.1002/ejic.202100310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Treatment of a Keggin-Type Diplatinum(II)-Coordinated Polyoxotungstate: Formation of Hydrophilic Colloidal Particles and Photocatalytic Hydrogen Production (2020)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Koki Aono, Akihiro Kurihara, Toshiya Kubota, Ryota Kasai, Kosuke Suzuki
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 2020 号: 41 ページ: 3917-3924
  • DOI: 10.1002/ejic.202000638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, X-Ray Crystal Structure, and Photochromism of a Sandwich-type Mono-aluminum Complex Composed of Two Tri-lacunary α-Dawson-type Polyoxotungstates (2019)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Daichi Kato, Toshifumi Kashiwagi, Shunpei Nagatani
  • 雑誌名: Materials 巻: 12 号: 15 ページ: 2383-2395
  • DOI: 10.3390/ma12152383
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Syntheses and characterization of α-Keggin- and α2-Dawson-type diplatinum(II)-coordinated polyoxotungstates: Effects of skeletal structure, internal element, and nitrogen-containing ligand coordinated to the platinum center for hydrogen production from water under light irradiation (2019)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Shunsaku Suzuki, Takayuki Mizuno, Yuki Ihara, Akihiro Kurihara, Shunpei Nagatani
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 332 ページ: 2-10
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2018.06.054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis, characterization, and stability of α-Keggin-type polyoxotungstate-coordinated mono-platinum(II) complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Chika Nozaki Kato, Shunpei Nagatani, Takayuki Mizuno
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: - 号: 3-4 ページ: 517-522
  • DOI: 10.1002/ejic.201800537
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ケギン型二核白金（Ⅱ）種配位ポリオキソタングステートの焼成処理による白金ナノ粒子の凝集抑制と水からの水素発生に対する光触媒活性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保田稔也，加藤知香
  • 学会等名: 第126回触媒討論会
• [学会発表] ジメチルピペラジン白金種配位ケギン型ポリオキソメタレートの合成と分子構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷俊平，水野貴之，鈴木俊作，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第69回討論会
• [学会発表] 単核アルミニウムサイトを有するドーソン型ポリオキソメタレートの合成とフォトクロミック特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 飯田拓己，加藤大地，柏木俊郁，長谷俊平，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第69回討論会
• [学会発表] （2, 2’-ビピリジル）ジクロロパラジウム（Ⅱ）を出発錯体とした二核パラジウムサイトを有するケギン型ポリオキソメタレートの合成とキャラクタリゼーション (2019)
  • 著者名/発表者名: 嵩井陵太，鈴木郁美，中平一歩，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第69回討論会
• [学会発表] ジクロロ（N,N’-ジメチルピペラジン）パラジウム（Ⅱ）を出発錯体とした単核パラジウムサイトを有するケギン型ポリオキソメタレートの合成とキャラクタリゼーション (2019)
  • 著者名/発表者名: 中平一歩，長谷俊平，加藤知香
  • 学会等名: 錯体化学会第69回討論会
• [学会発表] 焼成処理によるケギン型二核白金（Ⅱ）種配位ポリオキソメタレートの構造変化と中心元素の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久保田稔也，栗原秋博，青野剛輝，加藤知香
  • 学会等名: 第124回触媒討論会
• [学会発表] 単核白金サイトを有するケギン型ポリオキソメタレートを出発錯体としたPd-Ptバイメタル化合物の合成と光触媒特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 水野貴之，長谷俊平，鈴木俊作，加藤知香
  • 学会等名: 第124回触媒討論会
• [学会発表] ポリオキソタングステートを利用した白金ナノ構造の精密制御と高機能化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤知香
  • 学会等名: 第18回新規素材探索研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Zirconocene derivatives with Keggin-type mono- and di-aluminum-substituted polyoxotungstates: syntheses, molecular structures, and Lewis acid catalysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Akari Kondo, Tsukasa Ogasawara, Shunsaku Suzuki, Chika Kato
  • 学会等名: The 5th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University 2019
  • 国際学会
• [学会発表] シスプラチンを出発錯体とした単核白金種配位ケギン型ポリオキソメタレートの合成と光触媒特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 水野貴之，鈴木俊作，加藤知香
  • 学会等名: 第122回触媒討論会
• [学会発表] ジメチルピペラジン白金(II)種配位ケギン型ポリオキソメタレートの合成と光照射下での水からの水素製造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷俊平，鈴木俊作，加藤知香
  • 学会等名: 第122回触媒討論会
• [学会発表] 種々有機ジルコニウム種担持アルミニウム置換ポリオキソメタレートを固体触媒に用いたMeerwein-Ponndorf-Verley還元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤茜里，鈴木俊作，加藤咲衣，加藤知香
  • 学会等名: 第122回触媒討論会
• [図書] Green Science and Technology (2019)
  • 著者名/発表者名: Enoch Y. Park, Takayuki Saito, Hirokazu Kawagishi, Masakazu Hara, Hiroyuki Futamata, Hirofumi Hirai, Idzumi Okajima, Koji Miyake, Nobuyuki Mase, Rumi Sohrin, Rei Narikawa, Toshiyuki Ohnishi, Yasushi Todoroki, Mitsuru Kondo, Chika Nozaki Kato, Tetsuo Narumi, Masamichi Yamanaka, Tatsuya Kato, Takatsugu Miyazaki, Jia Jin
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: CRC PRESS
  • ISBN: 0367415135
• [備考] 加藤知香 (KATO CHIKA)
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=10972&l=0&a2=0
• [備考] 加藤研究室ホームページ
  • URL: https://wwp.shizuoka.ac.jp/katolab/
• [備考] 静岡大学教員データベース-教員個別情報：加藤知香（KATO CHIKA)
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=10972&l=0&a2=0
• [備考] 静岡大学教員データベース - 教員個別情報 : 加藤 知香 （KATO CHIKA）
  • URL: https://tdb.shizuoka.ac.jp/RDB/public/Default2.aspx?id=10972&l=0
• [産業財産権] ポリオキソメタレート化合物及びその製造方法、ポリオキソメタレート化合物の焼成体、並びに、反応触媒 (2019)
  • 発明者名: 加藤知香
  • 権利者名: 加藤知香
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国
• [産業財産権] ポリオキソメタレート化合物及びその製造方法、ポリオキソメタレート化合物の焼成体、並びに、反応触媒 (2018)
  • 発明者名: 加藤知香
  • 権利者名: 加藤知香
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-127351
  • 出願年月日: 2018