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高活性かつ高安定性を有するアシンメトリー金属クラスター触媒の創成

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 19H04595
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
研究機関東京理科大学

研究代表者

根岸 雄一  東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード金 / 白金 / 配位錯体 / ポリマー / metal cluster / asymmetry / 金属クラスター / 金属ナノクラスター / アシンメトリークラスター / 不斉触媒 / 構造-物性相関 / 合金
研究開始時の研究の概要

金属クラスターコアの歪みにより生じる光学異性体では顕著な不斉触媒能を期待できる。さらに異原子ドーピングを行えば,そうした機能の変調を誘起できることに加えて,そのドープ位置に基づく光学異性体を発生させることも可能である。本研究では,それらの要因により生じる光学活性体クラスターの単離とその不斉触媒能及び構造-物性相関の解明に取り組む。こうした研究と並行して,光学活性体クラスターからなるMOFの合成とその不斉触媒能及び構造-物性相関の解明にも取り組む。

研究実績の概要

チオラート(SR)で保護された金(Au)クラスターやAuナノ粒子合成において、その合金化に関する研究は近年特に進んでいる。これらのAuナノ材料合成における重要な中間体となるAu-SR錯体は、Au親和性相互作用によって自己組織化することでAuポリマー[Au(SR)]nを生成する。しかし、このようなAuポリマーに異元素をドープさせた合金ポリマーについては、その報告例は多くない。ここで、配位子場理論に基づくと、Au(I)とPt(II)は、Sと異なる配位数をとると考えられる。そのため、これらを合金化できれば、[Au(SR)]nとは異なる結合様式を有した新規な合金ポリマーが創製できると考えられる。そこで、本研究では新規AuPt合金ポリマーの合成を目指した。具体的には、既報の[Au(SR)]n合成法をもとに、Au : Pt = 2 : 1のDMF溶液を120℃で18時間撹拌することでAu/Ptポリマーを得た。Auポリマーの粉末X線回折(PXRD)パターンには、既報2)と同様に5°付近に特有のピークが現れた。しかし、Au/Ptポリマーでは5°付近のピークは観測されず、新たに7°付近にピークが観測された。さらに、SEM-EDX測定の結果から、得られた粉体内の結晶はキューブ状で、各元素(Au, Pt, S)は均一に分布していることが確認された。ICP-MS、XPSからも、それらを支持する結果が得られ、現在、リートベルト解析による結晶構造の解明に取り組んでいる。異なる嵩高さを有する配位子を用いてAu/Ptポリマーを合成した場合には、各粉体の金属比率は嵩高さの違いによらずおおむね一定であったが、結晶の形は大きく変化した。配位子の嵩高さが変化すると結晶が棒状ではなくキューブ状に成長していくことが示唆された。

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。

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。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cu(II)-Based Nanofibrous Metallogel for Phenoxazinone Synthase-Like Activity2021

    • 著者名/発表者名
      S. Sarkar, P. K. Maji, Y. Negishi, S. Dutta, T. N. Das, R. Pan, S. Sarkar
    • 雑誌名

      ACS Appl. Nano Mater

      巻: 4 号: 2 ページ: 1455-1466

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c02984

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] γ-Alumina-Supported Pt17 Cluster: Controlled Loading, Geometrical Structure, and Size-Specific Catalytic Activity for Carbon Monoxide and Propylene Oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Negishi, N. Shimizu, K. Funai, R. Kaneko, K. Wakamatsu, A. Harasawa, S. Hossain, M. E. Schuster, D. Ozkaya, W. Kurashige, T. Kawawaki, S. Yamazoe, S. Nagaoka
    • 雑誌名

      Nanoscale Adv

      巻: 2 号: 2 ページ: 669-678

    • DOI

      10.1039/c9na00579j

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomic-level Separation of Thiolate-protected Metal Clusters2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Negishi, S. Hashimoto, A. Ebina, K. Hamada, S. Hossain, T. Kawawaki
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 12 号: 15 ページ: 8017-8039

    • DOI

      10.1039/d0nr00824a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One-, Two-, and Three-Dimensional Self-Assembly of Atomically Precise Metal Nanoclusters2020

    • 著者名/発表者名
      A. Ebina, S. Hossain, H. Horihata, S. Ozaki, S. Kato, T. Kawawaki, Y. Negishi
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 6 ページ: 1105-1105

    • DOI

      10.3390/nano10061105

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determining and Controlling Cu-Substitution Sites in Thiolate-Protected Gold-Based 25-Atom Alloy Nanoclusters2020

    • 著者名/発表者名
      Hossain Sakiat、Suzuki Daiki、Iwasa Takeshi、Kaneko Ryo、Suzuki Taiyo、Miyajima Sayuri、Iwamatsu Yuki、Pollitt Stephan、Kawawaki Tokuhisa、Barrabes Noelia、Rupprechter Gunther、Negishi Yuichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 40 ページ: 22304-22313

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c06858

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atomically Precise Alloy Nanoclusters2020

    • 著者名/発表者名
      T. Kawawaki, Y. Imai, D. Suzuki, S. Kato, I. Kobayashi, T. Suzuki, R. Kaneko, S. Hossain, Y. Negish
    • 雑誌名

      Chem. Euro. J

      巻: 26 号: 69 ページ: 16150-16193

    • DOI

      10.1002/chem.202001877

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Understanding and designing one-dimensional assemblies of ligand-protected metal nanoclusters2020

    • 著者名/発表者名
      Sakiat Hossain, Yukari Imai, Yuichi Motohashi, Zhaoheng Chen, Daiki Suzuki, Taiyo Suzuki, Yuki Kataoka, Momoko Hirata, Tasuku Ono, Wataru Kurashige, Tokuhisa Kawawaki, Takahiro Yamamoto and Yuichi Negishi
    • 雑誌名

      Materials Horizons

      巻: 7 号: 3 ページ: 796-803

    • DOI

      10.1039/c9mh01691k

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vibrational Spectra of Thiolate-Protected Gold Nanocluster with Infrared Reflection Absorption Spectroscopy: Size- and Temperature-Dependent Ordering Behavior of Organic Monolayer2019

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Takaho、Hirata Naoyuki、Tsunoyama Hironori、Eguchi Toyoaki、Negishi Yuichi、Nakajima Atsushi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 1 ページ: 363-371

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b07550

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 水分解光触媒の高活性化に向けた極微細Rh-Cr酸化物助触媒担持手法の確立2021

    • 著者名/発表者名
      川脇徳久 小崎周平 川地正将 矢崎大地 山添誠司 工藤 昭彦 根岸 雄一
    • 学会等名
      電気化学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ptナノクラスター助触媒担持による高活性可視光応答光触媒の創製2020

    • 著者名/発表者名
      川地正将 小崎周平 矢崎大地 川脇徳久 根岸雄一
    • 学会等名
      ナノ学会第18回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高活性な自動車排ガス浄化触媒としての白金クラスター2020

    • 著者名/発表者名
      金子凌 清水暢之 舩井香菜子 藏重亘 川脇徳久 山添誠司 長岡修平 根岸雄一
    • 学会等名
      ナノ学会第18回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ptナノクラスター助触媒担持による可視光応答水素生成光触媒の高活性化2020

    • 著者名/発表者名
      川地正将 小崎周平 矢崎大地 川脇徳久 根岸雄一
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 25原子合金クラスターにおける銅置換の決定と制御2020

    • 著者名/発表者名
      金子凌 鈴木大貴 Sakiat Hossain 川脇徳久 根岸雄一
    • 学会等名
      分子科学会 オンライン討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 合金クラスターの配位子交換反応のメカニズム解明:高速液体クロマトグラフィーを用いた反応中間体の追跡2020

    • 著者名/発表者名
      堀畑洸 海老名彩乃 川脇徳久 根岸雄一
    • 学会等名
      日本分析化学第69年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光触媒メタン-メタノール変換反応と微細な金属酸化物粒子の助触媒効果2020

    • 著者名/発表者名
      岩松侑輝 船木壮太 平山純 川脇徳久 山添誠司 根岸雄一
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] チオラート保護25量体合金クラスターの銅置換制御2020

    • 著者名/発表者名
      金子凌 鈴木大貴 Sakiat Hossain 川脇徳久 根岸雄一
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 極微小なRh-Cr複合酸化物ナノ粒子を担持した光触媒を用いた水分解活性の比較2020

    • 著者名/発表者名
      小崎周平 川地正将 川脇徳久 山添誠司 工藤昭彦 根岸雄一
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新規Au/Pt合金ポリマーの創成2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木太陽 AudeDemessence 鶴岡孝章 川脇徳久 根岸雄一
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 微細なRh-Cr酸化物固溶体粒子を用いた水分解光触媒反応の高活性化2020

    • 著者名/発表者名
      小崎周平 川地正将 川脇徳久 山添誠司 工藤昭彦 根岸雄一
    • 学会等名
      光機能材料研究会第25回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 1 nm程度のRh-Cr複合酸化物粒子を担持した光触媒を用いた水分解活性の比較2020

    • 著者名/発表者名
      小崎周平 川地正将 川脇徳久 山添誠司 工藤昭彦 根岸雄一
    • 学会等名
      新学術領域「革新的光-物質変換」第一回若手交流オンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原子制度精密合成技術を駆使した高活性水分解光触媒の創製2020

    • 著者名/発表者名
      根岸雄一
    • 学会等名
      日本化学会東北支部「ナノマテリアルコロキウム」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東京理科大学根岸研究室研究成果

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/achievement.php?5825

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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