分子認識人工酵素機能を付加した界面での光触媒設計と構造・機能相関の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050030
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩澤 康裕 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40018015)
• 研究分担者: 紫藤 貴文 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (70235539)
• キーワード: 固定化金属錯体触媒 / 分子認識 / 触媒表面設計 / 構造解析 / EXAFS / 水素化触媒作用 / 光誘起電子放出 / キャラクタリゼーション

研究概要

界面におけるナノ組織構造体では、原子・分子あるいは固体などでは見いだすことのできない、また従来にはない構造や物性そして触媒機能を創出することができる。本研究では、生体酵素システムを越える光触媒反応系の実現のために、界面を媒体とする無限の展開が可能な人工酵素型の分子認識能を持つMolecular Imprinting触媒を構築し、新光触媒機能の創出を図った。さらに時間分解エネルギー分散型X線吸収微細構造(DXAFS)法及び光電子放出顕微鏡(PEEM)を用いて表面構造及び電子状態ダイナミクスを追跡した。
その結果、界面を利用したMolecular Imprinting触媒の設計に成功した。新規触媒では、反応分子のメチル基、エチル基を識別することが可能であり、さらに通常のRh錯体の触媒に比べて約50倍も活性が高いことを見いだした。一方、Ag-Ni/Si(100)上のUV照射PEEM像の新規現象を発見した。30・m幅のAg-Ni格子パターンをSi(100)上に形成させUV光を照射すると、放出電子収量が時間と共に変化し、それまで明るく観察されていたAg領域が次第に暗くなり、相対的に暗く観察されていたNi領域が明るくなり、光照射後約14分で輝度が逆転する表面ナノ構造の関与する光誘起現象と思われる。さらに、時間分解DXAFSにより、表面上のRuクラスターの構造ダイナミクスを追跡することに成功し、従来法では得られないクラスター骨格変化の時間スケール、結合の形成/切断の順序、及びそれらのアレニウスパラメーターが明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] A.Suzuki, M.Tada, T.Sasaki, T.Shido, Y.Iwasawa: "Design of catalytic sites at oxide surfaces by metal-complex attaching and molecular imprinting techniques"J. Mol. Catal. A : Chemical. 182-183. 125-136 (2002)
• [文献書誌] M.Tada, T.Sasaki, Y.Iwasawa: "Performance and Kinetic behavior of a New SiO2-Attached Molecular Imprinting Rh-dimer Catalyst in Size-and Shape-Selective Oxidation/Ammoxidation of Propene"J. Catal.. 211. 496-510 (2002)
• [文献書誌] M.Tada, T.Sasaki, Y.Iwasawa: "Novel SiO2-attached molecular-imprinting Th-monomer catalysts for shape-selective hydrogenation of alkenes ; preparation, characterization and performance"Phys. Chem. Chem. Phys.. 4. 4561-4574 (2002)
• [文献書誌] M.Tada, T.Sasaki, T.Shido, Y.Iwasawa: "Design, characterization and performance of a molecular imprinting Rh-dimer hyderogenation catalyst on a SiO2 surface"Phys. Chem. Chem. Phys.. 4. 5899-5909 (2002)
• [文献書誌] H.Yasufuku, Y.Ohminami, Y.Iwasawa et al.: "Observation of Energy-filtered Image for X-ray Photoemission Electron Microscopy (EXPEEM) Using a retarding Wien-Filter Energy Analyzer"Chem. Lett.. 252-256 (2002)
• [文献書誌] A.Yamaguchi, A.Suzuki, T.Shido, Y.Iwasawa et al.: "In Situ Time Resolved Energy-Dispersive X-ray Absorption Fine Structure Study on the Decarbonylation Processes of Mo(CO)6 Entrapped in NaY and HY zeolites"J. Phys. Chem. B. 106. 2415-2422 (2002)