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2018 年度 実績報告書

ゼオライト空間を利用した超常磁性及び一価ニッケル種の創製とそれらの物性・触媒活性

研究課題

研究課題/領域番号 16H04118
研究機関岡山大学

研究代表者

黒田 泰重  岡山大学, 自然科学研究科, 特任教授 (40116455)

研究分担者 大久保 貴広  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (30385554)
砂月 幸成  岡山大学, 自然生命科学研究支援センター, 助教 (80362987)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードゼオライト細孔 / 超常磁性ニッケル種 / 一価ニッケルイオン / X線微細構造解析 / 振動電子遷移 / 亜鉛-オキシル種 / 一価カドミウム二量体 / コバルト酸素活性種
研究実績の概要

ゼオライトサブナノ空間内にイオン交換された金属イオンや担持された金属種には,通常の金属イオンや金属のそれらとは全く異なる,新奇な電子状態が創出される.実際,ゼオライト中ではCu(I)イオンが安定化され,それは室温でN2やH2,更にXeとでさえ強い結合を形成することを見いだし,報告してきた.これらの現象には,ゼオライト骨格中に存在するAlの相互配置やゼオライト空間を構成する細孔の曲率が重要な因子となっていることも提案し,ゼオライト細孔の特性を利用することによって,新奇な磁気特性(超常磁性)を示す数オングストロームサイズのNi微粒子の調製や特異な電子状態であるNi(I)種の創製を行った.また,このNi(I)がCOの室温付近でのCO2への酸化反応の活性点として機能することも見出した.さらに,10族元素であるNi付近の元素である12族元素のZn, Cdや9族元素のCoについても研究を展開した.そして,原子状Zn(0)種の形成やその種を経由したZn(I)イオンの創出および二量体Cd(I)イオンの形成に成功した.まず,Zn(I)の酸素による活性化過程をへて,Zn-oxyl種が形成されることを見いだし,その種を利用した室温でのメタンの活性化に成功した.また,Cd(I)二量体種とN2Oの反応を経て,Cd(II)-O-Cd(II)が形成され,その種を活性点として,室温でのCOの酸化にも成功した.さらに,Co(II)イオンを含むゼオライト系を特異反応場として利用することによって,酸素の活性化をめざして,Co(II)の新奇な電子状態の創出の研究も行い,Co(II)を経由した酸素との興味深い反応も見いだした.これらの成果は,ゼオライトサブナノ空間を利用した,交換イオンへの新奇な電子状態の創出であり,本研究で提案したアイデアは,今後の新たな無機化学研究分野の開拓にも貢献できるものと期待している.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Room-Temperature Activation of the C-H bond in Methane over Terminal ZnII-Oxyl Species in an MFI Zeolite: A Combined Spectroscopic and Computational Study of the Reactive Frontier Molecular Orbitals and Their Origins (selected as supplementary cover art)2019

    • 著者名/発表者名
      A. Oda, T. Ohkubo, T. Yumura, H. Kobayashi, and Y.Kuroda
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 58 ページ: 327-338

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b0242

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room Temperature O Transfer from NO to CO Mediated by Nearest Cd(I) Ions in MFI Zeolite Cavity (selected as Front inside cover)2019

    • 著者名/発表者名
      A. Oda, T. Ohkubo, and Y. Kuroda
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 48 ページ: 2308-2317

    • DOI

      10.1039/C8DT04425B

    • 査読あり
  • [学会発表] 新奇な吸着・活性化場および物質創出場としてのゼオライト2018

    • 著者名/発表者名
      黒田 泰重
    • 学会等名
      第28回吸着シンポジウム(吸着夏の学校)
    • 招待講演
  • [学会発表] M FI型ゼオライト特有のサイト上で創出されたCoの新奇な酸素活性化能:[Co(III)O2]+形成サイトの局所構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      豆成優樹,織田晃,大久保貴広,黒田泰重
    • 学会等名
      第32回日本吸着学会研究発表会

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公開日: 2019-12-27  

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