• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

電子供与性配位子の開発:金クラスターの電子構造・触媒活性に対する効果

研究課題

研究課題/領域番号 15K13619
研究機関東京大学

研究代表者

佃 達哉  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90262104)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード金クラスター触媒 / 電子供与性配位子
研究実績の概要

本研究では、金クラスターに対して電子供与性を示す配位子を探索し、これを金クラスターに吸着して電子を注入することで、活性サイトの面積の減少による活性の低下を補償しながら、高活性と高選択性の両立と制御を目指す。本年度は、下記の成果を得た。
【高分子保護金クラスターに対する水素吸着、パラジウム添加の効果】ポリビニルピロリドン(PVP)で保護された直径1.2 nmの金クラスターがNaBH4の共存下で、局所表面プラズモン(LSPR)吸収を示すことの起源を、X線吸収分光法と紫外可視吸収分光法によるin-situ同時計測によって調べた。その結果、NaBH4との反応で生成した水素が金クラスターに吸着する際に電子供与を供与する結果、LSPRが出現することを突き止めた。また、PVP保護金クラスターに対してパラジウムを1原子だけ添加することに成功し、水素化反応に対する活性が劇的に向上することを見出した。このことは、パラジウム原子が金クラスターの電子構造を変調させていることを示唆している。
【担持金属クラスターに対する表面修飾、パラジウム添加の効果】高比表面積炭素上でAg25(SR)18あるいはAg24Pd(SR)18を焼成して担持銀クラスターを調製し、水素化反応に対する活性を比較した。パラジウム1原子の添加によって、銀クラスターが水素化反応に対して活性を示すようになることを見出した。また、担持金クラスターの触媒性能に対する共存配位子が及ぼす影響を調べるために、炭素担持Au144を合成した。

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

計画以上に進捗している部分と計画通り進まなかった部分があるので、全体としては概ね順調に進んでいるものと自己評価をした。計画以上に進捗した部分としては、水素が金クラスターに対して電子供与性の配位子として働くこと、および酸素との反応によって容易に除去できることの発見が挙げられる。また金クラスターや銀クラスターに対してパラジウムを1原子添加することで水素化触媒性能が向上する現象は、パラジウムが直接活性サイトとして働くのではなく電子供与性の配位子と同等の作用をすることを示唆している。一方担持金クラスターの触媒性能の追試のなかで、担体として大量に合成した高比表面積炭素材料が不純物によって汚染されていることが判明したため、この部分については進捗が遅れている。

今後の研究の推進方策

炭素に担持したAu144クラスターに対して、有機配位子の種類と被覆率を系統的に制御しながら、アルコールの空気酸化をモデル反応として性能評価を行う。得られた結果から、高活性・高選択性の金クラスター触媒の設計指針を提示する。

次年度使用額が生じた理由

高比表面積炭素担持金属クラスターの触媒性能の評価を進めるなかで、再現性の問題に突き当たった。さまざまな検討を行ったところ、炭素担体が微量の不純物で汚染されていることが判明した。炭素材料を新たに合成する必要が生じたため、この部分については次年度に持ち越さざるを得ない状況になったため。

次年度使用額の使用計画

基本的に触媒調製のための試薬購入に充てる予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Kasetsart University(Thailand)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Kasetsart University
  • [雑誌論文] 水素の脱吸着による金クラスターの電子状態の可逆的変化2017

    • 著者名/発表者名
      山添誠司・石田瞭・佃達哉
    • 雑誌名

      C&I Commun.

      巻: 42 ページ: in press

  • [雑誌論文] Halogen adsorbates on polymer-stabilized gold clusters: Mass spectrometric detection and effects on catalysis2016

    • 著者名/発表者名
      R. Ishida, S. Arii, W. Kurashige, S. Yamazoe, K. Koyasu, Y. Negishi, T. Tsukuda
    • 雑誌名

      Chinese J. Catal.

      巻: 37 ページ: 1656-1661

    • DOI

      10.1016/S1872-2067(16)62501-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled synthesis of carbon supported gold clusters for rational catalyst design2016

    • 著者名/発表者名
      S. Yamazoe, T. Yoskamtorn, S. Takano, S. Yudnam, J. Limtrakul, T. Tsukuda
    • 雑誌名

      Chem. Rec.

      巻: 16 ページ: 2338-2348

    • DOI

      10.1002/tcr.201600074

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Precision synthesis and catalysis of coinage metal clusters2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      8th International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology
    • 発表場所
      Queenstown (New Zealand)
    • 年月日
      2017-02-12 – 2017-02-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 貨幣金属クラスター触媒の精密合成と触媒性能2017

    • 著者名/発表者名
      佃達哉
    • 学会等名
      日本表面科学会第2回関東支部講演大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemistry of metal clusters -from superatom to catalytic application-2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      2nd Joint Workshop on Chirality in Chiba University and Soft Molecule Activation
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-12-19 – 2016-12-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precision synthesis and catalysis of coinage metal clusters2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      JSPS-DST Asian Academic Seminar 2016
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-12-14 – 2016-12-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precision synthesis and catalysis of coinage metal clusters2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      Distinguished Lectureship Series, Yonsei University
    • 発表場所
      Seoul (Korea)
    • 年月日
      2016-11-24 – 2016-11-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precision synthesis and catalysis of coinage metal clusters2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Tsukuda
    • 学会等名
      Chile-Japan Academic Forum 2016: Frontiers of Sustainable Materials
    • 発表場所
      Prague (Czech Republic)
    • 年月日
      2016-06-21 – 2016-06-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 金属クラスターの化学:超原子から触媒利用まで2016

    • 著者名/発表者名
      佃 達哉
    • 学会等名
      第7回 光エネルギーセミナー
    • 発表場所
      近畿大学(大阪府東大阪市)
    • 年月日
      2016-05-14 – 2016-05-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京大学理学系研究科化学専攻化学反応学研究室

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/chemreact/index.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi