| 研究課題/領域番号 |
19J14680
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分34010:無機・錯体化学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
赤沼 友貴 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | クラスター / 金属クラスター / 触媒 / 白金 / ナノ粒子 / 多核・クラスター錯体 / 合金 / サブナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
持続可能な社会を実現するためには、地球上の限られたエネルギーや材料資源を有効に利用する必要があり、そのためには革新的な触媒の創出が不可欠である。本研究では、ナノ粒子よりも小さい、粒径１nm以下の「金属クラスター」と呼ばれる金属超微粒子を１原子精度で自在に合成し、クラスター触媒の機能解明を試みる。バルクでは進行や制御が極めて困難な反応に応用することを目標として、白金及びその合金クラスターの高活性・高耐久性・高選択性の触媒開発に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、原子数個から十数個からなる金属クラスターの触媒機能開拓を目指して、錯体化学の手法を用いた新しいアプローチで白金合金クラスターの合成を目的とした。環状白金チオラート多核錯体の金属イオン包接機能に着目して、異種金属ドープの、白金合金クラスターの合成法を開発した。
研究計画に基づき、(1)環状白金チオラート多核錯体の金属イオン包摂挙動の探索、(2)合金クラスターの合成と(3)触媒活性評価を行った。
(1)これまでの研究で5、6、7員環に銀イオンが包接されることを見出した。本年度は銀イオンのほかに、銅やコバルトセニウムが配位することが明らかとなり、ホスト分子としての有用性が示された。ホストゲストの組み合わせを拡張することが出来たことから、本合成法を用いて合成可能な合金クラスターの組成を拡張することが出来た。
(2)銀イオン包接錯体を前駆体として、銀ドープ白金クラスターAgPt6の合成に成功した。走査型透過電子顕微鏡(HAADF-STEM)観察によるクラスターの直接観察を行い、原子のコントラスト差から、白金原子と銀原子の識別に成功した。Global optimization法を用いたDFT計算によって銀ドープ白金クラスターの構造と電子状態を求めた。
(3)白金および銀ドープ白金クラスターの触媒利用にむけて、一酸化炭素の酸化反応を行った。触媒活性評価を行うために、白金および銀ドープ白金クラスターの触媒装置内in-situ合成法を開発した。昇温反応法でCO酸化反応を行ったところ、白金および銀ドープ白金クラスターの見かけの活性化エネルギーは、構成原子数依存性があることがわかった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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