| 研究課題/領域番号 |
20K05214
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 福岡工業大学 |
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研究代表者 |
松山 清 福岡工業大学, 工学部, 教授 (40299540)
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| 研究分担者 |
武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20293756)
入江 圭一 福岡大学, 薬学部, 助教 (50509669)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 超臨界流体 / 多孔性金属錯体 / ナノクラスター / 触媒 / 多孔性配位高分子 / 金属有機構造体 / 触媒反応 / ナノ粒子触媒 / 蛍光ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、超臨界活性化技術を用いて多孔性金属錯体（PCP/MOF）の2nm以下のマイクロ孔を反応場とすることで微細構造が制御され、触媒活性や蛍光特性を有する2nm以下の金属ナノクラスターの合成方法について検討し、これらの触媒活性や蛍光特性の評価を実施する。超臨界活性化の操作条件や多孔性金属錯体の微細構造が細孔内で生成されるナノクラスターの構造、触媒活性、蛍光特性等の物性に与える影響について検討する。
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| 研究成果の概要 |
超臨界流体を用いた乾燥法および含浸法により、細孔構造が制御された多孔性配位高分子(PCP)や金属有機骨格体(MOF)等の多孔性金属錯体のマイクロ孔にナノ粒子前駆体を固定化し、微細構造が制御された触媒活性を有するナノクラスターの創生法について検討した。提案した金属ナノクラスター粒子は、他の金属元素との複合化も比較的容易であり、CO酸化反応、クロスカップリング反応、水素還元反応などに対して、高い反応性を示すことがわかった。複数の金属ナノ粒子の前駆体をPCP/MOF細孔内に固定化することで、バイメタルナノクラスター粒子やハイエントロピー合金ナノ粒子の合成が可能であることがわかってきた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、PCP/MOF等の多孔性金属錯体の金属ナノクラスターの担体としての利用が検討され始めている。しかし、金属ナノクラスターの形成可能な2nm以下の微細な細孔を有するPCP/MOFへの汎用溶媒を用いた含浸による細孔中へのナノ粒子の分散・固定化は極めて困難であった。本研究では、超臨界流体を用いて、金属ナノクラスターをこれらの多孔質材料に固定化することが可能であり、クラスター自身のサイズ効果と多孔質材料の協奏的相互作用により、触媒活性などの物性の向上が期待でき、金属ナノ粒子触媒を基盤とした化学プロセスにおいて極めて大きなインパクトを与えることが期待できる。
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