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本研究の目的は、メソ多孔体の規則性ナノ空間内で金属ナノクラスターを鋳型合成し、金属クラスターとメソ多孔体の協奏機能により新しい分子変換機能を創出することである。本年度は、主に、(1)メソ多孔体の内外表面の選択修飾と触媒反応への応用、および(2)メソポーラスシリカ担持白金ナノ粒子触媒のPROX反応における反応機構に関する研究を行った。(1)では、他の種々のシリル化剤に比べてトリメチルシリルトリフレートがメソポーラスシリカの外部表面を選択的にシリル化するのに有効であることが明らかとなった。次に、内表面に銅錯体を導入してフェノール誘導体の酸化的重合反応に適用した。その結果、外表面をシリル化せずに銅錯体を固定化した触媒よりも高い触媒活性が得られ、メソ細孔の内部に存在する触媒種がより効果的に触媒として機能していることが示唆された。これにより、細孔内の特殊な空間を活用した触媒設計の指針を得ることができた。また(2)では、種々の物理化学的構造決定や同位体標識実験を行った結果、メソポーラスシリカのシラノール基が近傍の白金上に吸着した一酸化炭素を攻撃して二酸化炭素を攻撃するという反応機構を再確認した。さらに、このシラノール基の状態が触媒活性に大きく影響しており、触媒活性を大きく左右するこのシラノール基の状態は、メソポーラスシリカの合成条件によって著しく変化することも判明した。これらの知見は、メソポーラスシリカが単なるメソ空間としてではなく、金属種との協奏的な触媒機能を発現する構造体であることを意味している。
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