Development of generating and immobilization method for metal sub-nanoclusters by an organometallic approach and their catalytic functions

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ナノサイズの担持型金属クラスター触媒は持続可能な社会の発展を支える化学という観点から環境調和型物質製造プロセスを実現する鍵となっているが，さらなるクラスターサイズの制御による活性や効率の向上，新たな機能の開拓が望まれている．本研究では，現在広範に研究されているナノサイズより小さなサブナノサイズ（1 nm以下）の金属クラスターに着目し，その前駆体となる金属錯体の精密設計を基盤とした錯体化学的アプローチによるサブナノクラスターの発生・担持法の確立，分析化学と精密有機合成化学の両面から担体構造と触媒機能の相関を解明する基礎科学研究，さらに実践的なもの創りを実現しうる不均一系触媒反応へと展開する応用研究を行い，最終的に様々な分野への活用も期待される金属サブナノクラスターの新たな設計指針の提供と新規な触媒的物質変換反応の開発を目的としている．初年度は，ZrO2上でPd(OAc)2錯体の担持-クラスター化で得られたPd/ZrO2が常温常圧の水素下でアミンの還元的N-アルキル化の触媒となることを論文報告した．そこで2年目は金属種の拡張を目的にRuとPt種へと展開した．まずRuでは，芳香環とジエンを配位子とする0価のRu錯体から得られるRu/ZrO2が，芳香環の水素化に高い活性を示すことを見出した．この活性は，以前当研究室で報告した炭素ナノ繊維(CNF)担持Ruナノクラスター触媒を上回るものである．現在，論文発表に向けて細部を詰めている状況である．次に，オレフィンを配位子とする0価の白金錯体は，活性炭やジビニルシロキサン存在下で高活性なクラスターが生成し，芳香環の水素化が常温常圧の水素化で進行することを見出した．これも以前当研究室で報告したCNF担持Ptナノクラスター触媒を遥かにしのぐ活性である．さらに芳香環も活性種を安定化する効果があることも見出し，論文報告を行った．