多元金属クラスター精密合成法の開発と触媒機能の創出

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粒径2 nm以下の原子数が数個から数十個で構成される金属クラスターの触媒機能は、粒径や組成等に強く依存するため、これらを精密に制御することは、触媒機能を改善する上で重要な課題である。金属クラスターの新たな触媒機能を解明するためには、単一の元素種だけではなく、二種類以上の元素種からなる多元金属クラスターの新たな合成法の開発が必須となる。従来の液相法等の一般的なナノ粒子の合成法では、任意の粒径や金属元素種・組成の多元金属クラスターの合成は困難である。本研究では、錯形成部位を有する有機配位子及び高分子を用いることで多元金属クラスターの新たな合成法の確立と触媒機能の創出を目指している。前年度までに、ポリアミドアミンデンドリマー（PAMAM）を用いて、メソポーラスカーボン等の各種担体を用いることで粒径2 nm以下に制御した担持Auクラスターの合成に成功、合成したAuクラスターに錯形成部位を有する有機配位子を導入する手法を確立し、XAFSを用いることで有機配位子がAuクラスターに配位していることを明らかにした。Auクラスターに配位する錯形成部位を有する有機配位子と様々な金属塩との錯形成挙動について、UV-visタイトレーションにより評価を行い、有機配位子の錯形成部位と錯形成する金属塩を明らかにした。また、有機配位子と錯形成させた金属塩と担持Auクラスターとの二元金属クラスターの合成法の検討を行い、粒径2 nm以下の二元金属クラスターの生成を確認した。本年度は、より詳細に多元金属クラスターの合成条件の最適化を行い、金属元素種の組成比の調製法を検討し、HAADF-STEM、EDS元素マッピング及びICPを用い粒径と組成比を、XPSを用い電子状態の測定を行った。今後は、より詳細に多元金属クラスターの合成条件の最適化を行い、合成した担持二元金属クラスターの触媒機能の評価へ展開する予定である。