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担持金属クラスターの3D構造制御と触媒作用の解明

公募研究

研究領域3D活性サイト科学
研究課題/領域番号 17H05213
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関首都大学東京

研究代表者

山添 誠司  首都大学東京, 理学研究科, 教授 (40510243)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード金クラスター / 幾何構造 / 触媒作用 / 透過型電子顕微鏡 / 金ナノロッド / 3D構造 / 触媒 / XAFS
研究実績の概要

本研究では,担持金クラスターや配位子保護金属クラスター,金属ナノ構造体の幾何構造を3次元で解明し,構造が示す光学特性や触媒作用を幾何構造の観点から解明することを目的とする.担持金クラスター触媒では触媒作用を支配する構造因子として,組成,構成金属原子数(サイズ)が挙げられる.ベンジルアルコール酸化反応活性に対する担持金クラスター触媒の組成・サイズ依存性を幾何構造の点から考察し,組成効果ではPd1原子ドープによるAuへの電子供与が,サイズ効果では100原子以上の金クラスターで結晶性のクラスターの形成が高い酸化触媒活性に寄与することをみいだした.さらに,カーボン上の配位子保護金属クラスターについて,焼成により正二十面体構造の担持金クラスターが生成すること,これに電子線を照射することで面心立方構造の金クラスターが選択的に生成することを明らかにし,幾何構造の制御に成功した.また,高分解能透過型電子顕微鏡を用いることで金ナノロッドの幾何構造を原子レベルで観察することに成功した.構造解析の結果,直径1.8 nmの金ナノロッドは面心立方構造を持つ金クラスターが双晶面を介して連なった連結体であることを明らかにした.本研究の成果である,金属クラスターの幾何構造が触媒作用に及ぼす効果の解明,幾何構造制御法の開発は,革新的な金属クラスター触媒を開発する上で重要であり,クラスター科学および触媒化学の発展に大きく貢献すると考えている.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] X-ray Absorption Spectroscopy on Atomically Precise Metal Clusters2019

    • 著者名/発表者名
      Yamazoe Seiji、Tsukuda Tatsuya
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 92 号: 1 ページ: 193-204

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180282

    • NAID

      130007578564

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gold Ultrathin Nanorods with Controlled Aspect Ratios and Surface Modifications: Formation Mechanism and Localized Surface Plasmon Resonance2018

    • 著者名/発表者名
      Takahata Ryo、Yamazoe Seiji、Koyasu Kiichirou、Imura Kohei、Tsukuda Tatsuya
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 21 ページ: 6640-6647

    • DOI

      10.1021/jacs.8b02884

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Model of Ultrathin Gold Nanorods Based on High-Resolution Transmission Electron Microscopy: Twinned 1D Oligomers of Cuboctahedrons2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahata, Seiji Yamazoe, Kiichirou Koyasu, Tatsuya Tsukuda
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 印刷中 号: 20 ページ: 10942-10947

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b12198

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] XAFSを用いた金属クラスターの構造・物性解明2019

    • 著者名/発表者名
      山添誠司
    • 学会等名
      PF XAFS ユーザーグループミーティング
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カウンターアニオンによるホスフィン保護金属クラスターの構造制御2019

    • 著者名/発表者名
      藤木裕宇,松山知樹,高谷光,安田伸広,中谷直輝,山添誠司
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] XAFSによる配位子保護合金クラスターの電子状態解析2019

    • 著者名/発表者名
      松山知樹,Sakiat Hossain,藏重亘, 朝倉博行, 河村直己,根岸雄一,中谷直輝,山添誠司
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Functionalization of phosphine-protected gold clusters by ligand modification2019

    • 著者名/発表者名
      Vorakit Chudatemiya, Tomoki Matsuyama, Hikaru Takaya, Nobuhiro Yasuda, Seiji Yamazoe
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] M4-Mo4O16複合クラスター(M = Ru, Rh)の触媒応用2019

    • 著者名/発表者名
      小島拓, 三浦大樹, 宍戸哲也, 高谷光, 山添誠司
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 金属酸化物に保護された金クラスター触媒の精密合成2019

    • 著者名/発表者名
      澁澤一輝, 根岸雄一, 佃達哉, 山添誠司
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Structures, Physical Properties, and Reactivity of Metal Clusters Characterized by X-Ray Absorption Fine Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamazoe
    • 学会等名
      Asian Symposium on Nanoscience and Nanotechnology 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Base catalytic application of polyanionic metal oxide clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamazoe, Shun Hayashi, Naoto Sasaki, Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-ray absorption fine structure: Local structural analysis and operando spectroscopy for metal clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamazoe
    • 学会等名
      Workshop to Discuss the Future of Gas Phase Research
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 配位子保護金属クラスターの精密合成とその物性2018

    • 著者名/発表者名
      山添誠司
    • 学会等名
      セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異種金属原子ドープがホスフィン保護金クラスターの電子状態に及ぼす効果2018

    • 著者名/発表者名
      松山知樹,Sakiat Hossain,藏重亘, 朝倉博行, 河村直己,根岸雄一,山添誠司
    • 学会等名
      第21回XAFS討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Atomically Presice Synthesis and Catalysis of Metal Clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Yamazoe
    • 学会等名
      TMU and PetroMat Joint Mini Symposium on Catalysis and Advanced Materials 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多価アニオン金属酸化物クラスターの塩基触媒応用2018

    • 著者名/発表者名
      山添誠司
    • 学会等名
      日本化学会第98春年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属クラスターの精密合成とその触媒応用2018

    • 著者名/発表者名
      山添誠司
    • 学会等名
      相界面プロジェクトの年度末シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属クラスター触媒の精密合成とその触媒作用2017

    • 著者名/発表者名
      山添誠司
    • 学会等名
      平成29年度触媒学会ファインケミカルズ合成触媒セミナー「ファインケミカルズ合成触媒の現在と新しいアプローチ」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サイズ・組成を精密制御した金属クラスター触媒の合成とその触媒作用2017

    • 著者名/発表者名
      山添誠司
    • 学会等名
      触媒学会若手会「第28回フレッシュマンゼミナール」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 透過型電子顕微鏡を用いた極細金ナノロッドの結晶構造の統計的な解析2017

    • 著者名/発表者名
      高畑遼、山添誠司、小安喜一郎、佃達哉
    • 学会等名
      ナノ学会第15回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 極細金ナノロッド:原子構造、安定性、および光特性2017

    • 著者名/発表者名
      高畑遼、山添誠司、小安喜一郎、佃達哉
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゾルゲル法を用いた金属酸化物保護金クラスターのサイズ選択的合成2017

    • 著者名/発表者名
      中島悠人、高畑遼、山添誠司、佃達哉
    • 学会等名
      第120回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Optical Properties of Gold Ultrathin Nanorods: Effect of Aspect Ratio and Surface Modification2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Takahata, Seiji Yamazoe, Kiichirou Koyasu and Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      日本化学会 第98回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 首都大学東京 理学研究科 化学専攻 無機化学研究室

    • URL

      http://www.comp.tmu.ac.jp/yamazoelab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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