小分子活性化を目的とする固体表面の構造制御

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04241103
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩澤 康裕 東京大学, 理学部, 教授 (40018015)
• 研究分担者: 吉田 郷弘 京都大学, 工学部, 教授 (00025933) ; 藤嶋 昭 東京大学, 工学部, 教授 (30078307) ; 市川 勝 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (70176288) ; 板谷 謹悟 東北大学, 工学部, 教授 (40125498)
• キーワード: 固体表面 / 表面設計 / EXAFS / 飛行時間型質量分析計 / 走査トンネル顕微鏡 / 触媒作用

研究概要

近年、表面化学と有機金属化学とが融和し、新しい表面有機金属化学の分野が急速な展開を遂げている。本研究では有機金属化学の著しい発展によってもたらされた分子の活性化手法とその機構を基礎として、一方で固体表面上の配位不飽和な表面原子や集団(クラスター)の持つ特有な化学反応性や反応環境を利用して、不活性小分子の活性化のための新しい反応場を創製することにより、従来にない画期的な小分子活性化法とその機構の解明に関する研究を展開することを目的とした。
具体的研究成果の第一は、角度分解エネルギー分析器の開発であり、これはフーリエ変換型飛行時間イオン分析器という新しいタイプの分析器である。これを用いると固体表面上に吸着した原子や分子の脱離方向と速度を求めることができる。ルテニウムの(001)単結晶表面に吸着したCO分子の脱離分布と脱離速度を観測することに成功した。これが成功したことにより、固体表面上に存在する分子の化学結合の配向状態とエネルギー状態を解析することが可能となり、固体表面上で分子が活性化される機構と微視的過程についての知見を得ることができると期待される。
研究成果の第二は、銅と電気陰性度の大きな金属との組合わせによるバイメタル電極上での二酸化炭素還元挙動の特徴を見いだしたことで、第三は、金(111)単結晶上での銀を水溶液中において走査トンネル顕微鏡を用いて、その原子像観察に成功したこと、また第四は、シップインボトル合成法を用いて白金の9〜15個のカルボニルクラスターをゼオライト細孔内に作製し、それらが光水性ガスシフト反応に高活性であることを見いだした。
以上、原子・分子レベルで制御された微細構造を固体表面に設計し、それらを微視的に観察する手法の確立に関する研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Izumi: "¨Methylruthenium Carbidocarbonyl Clusters Supported on Inorganic Oxides:Characterization and Selective Acetaldehyde Formation¨" Journal of Chemical Society,Dalton Transactions. 2287-2297 (1992)
• [文献書誌] K.Asakura: "¨Reversible Structure Transformation of ZrO_2 on Pd Black¨" Journal of Physical Chemistry. 96. 7386-7389 (1992)
• [文献書誌] T.Aruga: "¨Ordered Oxygen on Mo(112):Modification of Surface Electronic Structure and Control of Reaction Path¨" Journal of American Chemical Society. 114. 4911-4912 (1992)
• [文献書誌] M.Ichikawa: "¨Metal Cluster Compounds as Molecular Precursors for Tailored Metal Catalysts¨" Advances in Catalysis. 38. 283-400 (1992)
• [文献書誌] T.Hachiya: "¨In Situ Scanning Tunneling Microscopy of Underpotential Deposition in Aqueous Solution III.Silver Adlayers on Au(111)¨" Ultramicroscopy. 42-44. 445-452 (1992)
• [文献書誌] T.Tanaka: "¨Photoluminescence of Magnesium Oxide Spcies Interacted with Silica¨" Journal of Chemical Society,Faraday Transactions. 88. 2297-2298 (1992)
• [文献書誌] T.Aruga: "Ordering at Surfaces and Interfaces" eds.A.Yoshimori,T.Shinjo and H.Watanabe, 553 (1992)