| 研究課題/領域番号 |
15F15034
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
大塩 寛紀 筑波大学, 数理物質系, 教授 (60176865)
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| 研究分担者 |
CAMERON JAMIE 筑波大学, 数理物質系, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-09 – 2018-03-31
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| キーワード | ポリ酸 / モリブデン / タングステン / ハイブリッドPOM / 光酸化触媒 / 電解触媒 / 酸化還元 / 異種金属イオン |
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| 研究実績の概要 |
水中で高原子価のモリブデン（ＶＩ）やタングステン（ＶＩ）イオンはオキソ酸になり、これが集積しポリオキソ酸（ＰＯＭ＝Ｐｏｌｙｏｘｏｍｅｔａｌａｔｅ）になる。ＰＯＭは構造の多様性や触媒の観点から精力的に研究されてきたが、近年、ヘテロ金属イオンの導入やＰＯＭの集積法が開発され、分子磁性材料や新触媒機能材料として注目を集めている。これまでに、｛Ｓｅ２Ｗ１２｝が高度に制御された反応条件下において｛Ｍｎ４Ｓｅ４Ｗ２４｝、｛Ｓｅ６Ｗ３９｝、｛Ｓｅ８Ｗ４８｝、｛Ｐｄ１０Ｓｅ１０Ｗ５２｝を生成することを見出している。これは、ＰＯＭへのヘテロ金属イオンの導入とＰＯＭの集積化を同時になし得た独創的な研究である。本研究では、この研究成果をもとに新規光触媒の開発を目指し、酸化還元活性オキソバナデートやヘテロ金属ＰＯＭをもちい、金属錯体と融合させたハイブリッドＰＯＭを構築し、触媒機能を制御可能な化合物群を開拓することを目的として研究を進めている。現在、欠損型ＤａｗｓｏｎＰＯＭに有機部位を導入したハイブリッドＰＯＭを新規合成し、光励起によって高効率な酸化触媒となることを見出している。特にインディゴの酸化反応を詳しく検討した結果、ハイブリッド化することで可視光領域での励起効率が上昇し、高効率な光酸化反応を示すことが明らかとなった。この成果は、ＰＯＭの光触媒反応における有機部位を導入したことによる励起エネルギーの精密制御を達成した例であり、ハイブリッドＰＯＭの光触媒研究の中でも先駆的な成果であるといえる。この成果をもとに、配位子の変換などを検討することで、より高効率な光酸化触媒の開発が期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
欠損型ＤａｗｓｏｎＰＯＭに有機部位を導入したハイブリッドPOMを新規合成し、光酸化触媒としての特性を評価した。インディゴの酸化反応について検討し、光照射時間依存紫外可視吸収スペクトルによって反応速度に関する知見を得た。また、光励起波長の依存性に関しても検討し、新規合成したハイブリッドＰＯＭが可視光域の光で光酸化触媒能を示すことが明らかとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は欠損型ＤａｗｓｏｎＰＯＭを原料とした様々なハイブリッドMOFを構築し、光酸化触媒能について検討する。さまざまなリン酸基を有する有機分子との複合化を検討し、一連のハイブリッドＰＯＭ化合物群を合成する。得られた化合物に関しては、単結晶構造解析を行い構造決定した後、磁気的性質・誘電性・電気伝導性・触媒活性について調べる。
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