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2022 年度 研究成果報告書

有機分子基板に均一担持した金属間化合物ナノクラスター電極触媒の精密創製と活性評価

研究課題

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研究課題/領域番号 21K18939
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

中嶋 敦  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30217715)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワードナノクラスター電極触媒 / 金属間化合物 / 有機分子基板 / 担体表面
研究成果の概要

気相合成したパラジウムや白金ナノクラスター、ならびに、白金とテルビウムの合金のナノクラスターを精密に原子数、組成を単一化して有機基板に蒸着し、酸素などの気体分子との反応性をX線光電子分光などによって評価した。有機分子の種類を電子供与性や電子受容性に変えることで、担持基板の電荷特性を変化させたところ、金属ナノクラスターの酸素気体との反応性が担持基板によって制御できることがわかった。この成果は、金属ナノクラスターの触媒活性に対する基板効果を、有機分子修飾によって均一化する意義として示したもので、構成金属原子数と組成が精密に制御された金属ナノクラスター担持触媒の新しい分子科学を示した。

自由記述の分野

物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

表面に予め有機分子蒸着を施すことで担体表面上での均一性を向上させ、分子間相互作用によって触媒の表面拡散の抑制と適切な有機分子による電荷制御で、元素の複合化による合金化と併せて、ナノクラスター触媒の活性化を実現した。この研究は表面担持された合金ナノクラスターに対して基板の担持効果の位置づけを解明し、パラジムや白金、および、その合金ナノクラスターの触媒作用機構を分子論に基づいて理解することに基礎を与えるものである。この成果によって、表面担持ナノクラスターの触媒活性を制御する方策の1つが得られたもので、パラジウムや白金などの希少元素に対して、少ない原子数のナノクラスター触媒が活用される道を拓いた。

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公開日: 2024-01-30  

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