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2010 年度 実績報告書

金ナノ粒子の触媒活性に関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22550001
研究機関北海道大学

研究代表者

リャーリン アンドレイ  北海道大学, 大学院・理学研究院, 博士研究員 (70542273)

研究分担者 武次 徹也  北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (90280932)
キーワード金ナノ粒子 / 触媒活性 / サイズ依存性 / 金クラスター / 選択的酸化 / 金属表面 / DFT計算 / クラスター融合アルゴリズム
研究概要

本研究では、金属ナノ粒子触媒に吸着した酸素分子による、炭化水素と有機分子の選択的酸化反応の機構を理論的に解明することを目的とし、特に金クラスターのサイズに依存した触媒活性に対する包括的な理論研究を推進する。金属ナノ粒子のサイズ、化学組成、構造、電荷状態を変えることにより、触媒反応をより効果的に促進、増強、制御することを想定し、触媒活性と金属ナノ粒子の構造、電子的・磁気的性質の相関を原理的に理解することに焦点を当てる。本年度は、金クラスター表面への分子の吸着と触媒活性化プロセスに対するクラスターサイズの依存性について、系統的な理論計算を行うことを計画している。理論計算にはDFT法を適用し、Gaussian09プログラムを用いる。本理論計算で特に重要となるのは、炭化水素と酸素分子が互いに近づこうとするクラスター表面上の活性点の探索である。本研究ではさらに、金クラスターにAl,Ag,Cuといった異種金属を混合して合金化することにより、クラスター構造、電子構造、触媒活性がどのような影響を受けるかについても調べる。純粋な金属クラスター、合金クラスター及び分子が吸着したクラスターの構造に対しては、クラスター融合アルゴリズムにより最適化計算を行う。DFT計算は研究代表者であるLyalinが行い、金属クラスターの電荷状態、スピン多重度については分担者である武次が予備的計算から算出する。本プロジェクトの予算で本研究の専用ワークステーションを複数台購入し、並列化して用いる。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Adsorption of Ethylene on Neutral, Anionic and Cationic Gold Clusters2010

    • 著者名/発表者名
      A.Lyalin
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C

      巻: 114 ページ: 2484-2493

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactant Promoted Oxygen Dissociation on Gold Clusters2010

    • 著者名/発表者名
      A.Lyalin
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Lett.

      巻: 1 ページ: 1752-1757

    • 査読あり
  • [学会発表] Catalytic Activity of Au Clusters Supported on h-BN Surface2011

    • 著者名/発表者名
      M.Gao
    • 学会等名
      2011年冬季研究発表会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20110201-20110202
  • [学会発表] Role of support in the catalytic activity of gold nanoclusters2011

    • 著者名/発表者名
      A.Lyalin
    • 学会等名
      第9回Hokudai Simulation Salonワークショップ
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2011-03-24
  • [学会発表] Reactant promoted oxygen dissociation on gold clusters2010

    • 著者名/発表者名
      A.Lyalin
    • 学会等名
      The 5th Asian Consortium on Computational Materials Science-Virtual Organization (ACCMS-VO)
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      20101210-20101212
  • [学会発表] Theoretical study on the catalytic activity of Au cluster supported on the h-BN surface2010

    • 著者名/発表者名
      M.Gao
    • 学会等名
      The 4th GCOE international symposium
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      20101126-20101127
  • [学会発表] Oxygen and hydrogen dissociation on gold clusters2010

    • 著者名/発表者名
      A.Lyalin
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20100914-20100917
  • [学会発表] Ab initio excited-state dynamics studies2010

    • 著者名/発表者名
      T.Taketsugu
    • 学会等名
      13th International Conference on Theoretical Aspects of Catalysis
    • 発表場所
      Matsushima 招待講演
    • 年月日
      20100621-20100625
  • [学会発表] Reactant promoted oxygen dissociation on gold clusters2010

    • 著者名/発表者名
      A.Lyalin
    • 学会等名
      第13回理論化学討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20100523-20100525

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公開日: 2012-07-19  

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