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On-demand synthesis of sub-nano hybrid alloy particles based on the periodic table

基于元素周期表的亚纳米杂化合金颗粒的按需合成

基本信息

批准号：
21H05023
负责人：
山元公寿
金额：
$ 123.64万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

新しい機能性ハイブリッドサブナノ合金の設計と合成を可能とするため、準サブナノ粒子の新合成法の確立に取り組んだ。「アトムハイブリッド法」を応用し、これまで困難とされた「準サブナノ粒子」の精密な合成に初めて成功した。ナノ粒子とサブナノ粒子の境界に位置する準サブナノサイズの物質は、固体と分子の中間の性質を持ち得る興味深い物質群であるが、これまで精密な合成はほとんど達成されていなかった。準サブナノ粒子の新たな合成法の開発を目指し、分子カプセルを利用してサブナノ粒子の合成を行う「アトムハイブリッド法」を応用するアプローチを検討した。具体的には、カプセル内部の金属イオンだけでなく、デンドリマーそのものを配位結合によって組み上げる手法を新たに採用することで、「超分子カプセル」の合成に成功した。異なる元素を結合して協働効果を生み出すことは、金属触媒の性能向上に効果的な方法である。我々は高性能の水素発生触媒を設計するため、AIを用いて合金サブナノ粒子を探索した。その中でZr酸化物とPt金属との合金粒子の触媒としての可能性を突き止めた。しかし、酸化物(無機物)と金属のように物質のカテゴリーが異なる場合、ナノ粒子化でも決して混合しない。これに対し、概ね粒径1.3nm以下のサブナノスケールの粒子ではその組み合わせによらず自由な混合が可能であると予想した。具体的にはSTEMのzコントラストを応用した元素識別動態イメージングを用いて、様々な二元素サブナノ粒子の原配列構造を解析した。通常は絶対に混ざり合わないZr酸化物とPt金属という異質な材料同士が、正則溶液に近いレベルで均一に混合することを発見した。このいわゆる「サブナノ超相溶効果」ともいえる現象を原子レベル構造から解明している(Angew. Chem . Int. Ed. 2022, 61, e202209675)。

Design and synthesis of new functional alloys; establishment of new synthesis methods for quasi-particles; The first step in the precise synthesis of quasi-particles is to use the " A particle is a particle, a particle is a particle, a particle is a particle, and a particle is a particle. The development of new synthesis methods for quasi-particles and the application of molecular synthesis methods to the synthesis of quasi-particles are discussed. The new method of "supramolecular" synthesis was successfully used in the synthesis of metal molecules in the interior of the molecule. The combination of different elements and the effect of metal catalyst We are looking for a way to design high performance catalysts for water generation, AI, and alloy particles. The possibility of Zr and Pt metal alloy particles as catalysts is discussed. In the case of different substances, such as acids (inorganic substances) and metals, the particles are mixed. The particles with particle size below 1.3 nm are not allowed to mix freely. Specifically, STEM is used to identify the elements and analyze the original array structure of the two-element particles. Usually, the mixture of Zr and Pt is homogeneous, and the mixture of Zr and Pt is homogeneous. The phenomenon of "super-phase dissolution" and "atomic dissolution" are discussed in detail. Chem . Int. Ed. 2022, 61, e202209675)。

项目成果

期刊论文数量（73）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

水素発生反応における合金サブナノ粒子の反応温度依存性

合金化亚纳米颗粒在制氢反应中的反应温度依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
飯塚忠寿;清水佳那;今岡享稔;山元公寿
通讯作者：
山元公寿

Properties of iron/tin hetero-clusters precisely synthesizedby dendrimer templates

树枝状大分子模板精确合成的铁/锡异质团簇的性质

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hisanori Muramatsu;Tetsuya Kambe;Takamasa Tsukamoto;Reina Hosono;Takane Imaoka;Kimihisa Yamamoto
通讯作者：
Kimihisa Yamamoto

Synthesis of bismuth sub-nanoparticles using the dendrimer with a pyridine core

使用吡啶核树枝状聚合物合成铋亚纳米粒子

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Atsuki Takahashi;Tetsuya Kambe;Risaki Hasegawa;Takamasa Tsukamoto;Takane Imaoka;Kimihisa Yamamoto
通讯作者：
Kimihisa Yamamoto

Precise synthesis of iron-tin alloy clusters using dendrimer template method and their properties

树枝状大分子模板法精确合成铁锡合金团簇及其性能

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
村松央教;神戸徹也;塚本孝政 ;細野伶奈;今岡享稔;山元公寿
通讯作者：
山元公寿

Highly Accurate Synthesis of Quasi Sub Nanoparticles by Dendron Assembled Supramolecular Templates

利用树枝状分子组装超分子模板高精度合成准亚纳米颗粒

DOI：
10.1002/anie.202114353
发表时间：
2022
期刊：
Angew. Chem. Int. Ed.
影响因子：
0
作者：
Takamasa Tsukamoto;Kosuke Tomozawa ;Tatsuya Moriai ;Nozomi Yoshida;Tetsuya Kambe;K Kimihisa Yamamoto
通讯作者：
K Kimihisa Yamamoto