| 研究課題/領域番号 |
15H05757
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
山元 公寿 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (80220458)
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| 研究分担者 |
今岡 享稔 東京工業大学, 資源化学研究所, 准教授 (80398635)
山下 建 (アルブレヒト建) 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (50599561)
神戸 徹也 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00733495)
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| 研究期間 (年度) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| キーワード | デンドリマー |
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| 研究実績の概要 |
ナノ粒子は応用並びに実用範囲が極めて広く、ナノ材料の基幹材料として大きな役割を果たしている。粒子の大きさがナノメートルオーダーから１桁小さくなったサブナノメートルオーダーの粒子、いわゆるサブナノ粒子も実用性の潜在能力はナノ粒子と同じく幅広い応用範囲を持つ。
今年度は、白金原子に焦点を当てて、原子数毎のサブナノ粒子の精密合成と機能解明を目的とした。
フェニルアゾメチンデンドリマーに塩化白金を12から20等量加えて、12から20原子の集積を可能とした。ボロン系の還元剤を用いて0価白金サブナノ粒子の合成を達成した。特に、12原子及び13原子のサブナノ粒子はデンドリマーから一酸化炭素へは配位子交換してESI-TOFF Massより構造を確認した。19原子白金サブナノ粒子においては、小さい分散性はあるものの、電子顕微鏡で粒子に19原子の存在を確認できた。
回転ディスクボルタメトリーより白金サブナノ粒子の酸素還元触媒機能を計測し、19白金原子19原子のサブナノ粒子が酸素4原子還元に対して特異的な触媒機能を発見した。
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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
サブナノ粒子では原子数が2-30個となるため、原子数の精密な制御が必要となるため、未だ精密なサブナノ粒子の合成は困難を極めている。
初年度は研究代表者が独自に開発した精密金属集積反応法を駆使し、未開拓物質である革新的な機能を発現するサブナノサイズの微粒子、いわゆるサブナノ粒子を世界に先駆け創製し、その機能の実証から新しい物質群を開拓する事を大きな目標とした。
初年度において、白金サブナノ粒子を中心に、世界で初めて12から20原子の制御を可能とした点は順調に研究が進展している事を示すものである。さらに、中でも19原子が特異的に高い酸素還元触媒活性を発現する事を見出した事実は、超原子の発見につながる成果として、大いに評価ができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
サブナノ粒子の新物質開拓の指針を得るために、白金19原子サブナノ粒子の合成と機能解明を突破口にするため、白金19原子サブナノ粒子について深く掘り下げる。
１．精密金属集積合成の確立 - 単分散性をさらに追求して、12－20原子のサブナノ粒子の合成に資する、高性能の新型デンドリマーの開発を引き続き進める。合成には時間と労力がかかるため、集中ししかも、根気よく段階的に合成を進めていくしかない。試薬会社への合成委託や量合成のための技術員の雇用などを検討して、効率化を計りたい。
２．サブナノ白金粒子構造の解明 - 引き続き19原子の白金サブナノ粒子を中心に、高エネルギーEXAFS,ESI-TOF、高性能TEM,理論計算を併用して、白金サブナノ粒子をこれまでの方法論を適応して構造解明を行う。高エネルギー測定のためのKEKやSpring8への申請とマシンタイムなどにより、時間を要するため、効率の高い計画を組み研究を進める。計測の専門家である高輝度EXAFS（ICU田）と緊密に連携を計画する。
３.サブナノ粒子の機能解明 - 19原子の白金サブナノ粒子が酸素還元に特異機能を示したことを発見した事実に基づき、酸化反応を中心に触媒特性を解明していく。
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