極低温・気相分光法を基盤とした，金クラスターの構造，電子状態および触媒機能の研究

基于低温和气相光谱的金团簇结构、电子态和催化功能研究

• 批准号: 19J10109
• 负责人: 木田 基
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J10109/
• 关键词: ペーパースプレーイオン化法; 極低温気相分光; 配位子保護金クラスター

我々はこの数年来，クラウンエーテル－金属イオン錯体などのイオン包接錯体について，我々独自の研究手法である極低温・気相分光（イオンを気体状態で10K程度まで冷却した後に，その吸収スペクトルを観測する手法）を行い，そのスペクトルを観測してきた。そして得られたスペクトルを基に，イオン包接錯体の構造を厳密に決定し，その特殊な機能との関係を明らかにしてきた。次に，我々はこの独自の研究手法を金クラスターに適用することを計画した。金クラスターは，革新的な機能を示す触媒として近年注目を浴びている。そこで我々は，金クラスターが触媒として作用するときの化学反応の中間体について，極低温・気相分光法を適用し，その反応機構を実験的に明らかにすることを目指した。本研究では，エレクトロスプレーイオン化法を用いた現有装置のイオン源を変更し，ペーパースプレーイオン化（PSI）法を用いたイオン源を新規に開発する。これにより，PSIで使用する，ろ紙の上に金クラスターを担持しておき，そこに反応溶液を滴下することで，反応を開始させ，生成した中間体を迅速に装置内へと導入し，微量かつ短寿命な反応中間体の検出を試みる。当該年度について，我々はまずPSIイオン源の新規設計・開発に取り組んだ。そして開発したPSIイオン源により，テストサンプル（ジベンゾ－18－クラウン－6のカリウムイオン包接錯体）の質量分析および極低温・気相分光に成功した。現段階において，金クラスターの触媒反応における中間体への応用までには至っていないが，PSIイオン源を用いた極低温・気相分光は，世界でも類を見ない分析手法のため，この成功は非常に重要な結果であるといえる。今後，金クラスターをはじめとする様々な金属クラスターの触媒反応への応用が可能となれば，これまで推定されてきた数多くの触媒反応の機構が実験的に明らかとなり，化学における波及効果は非常に大きい。

在过去的几年中，我们一直在进行自己的超晶体气体相光谱法（一种在气态状态下将离子冷却至约10K的方法，然后观察到其吸收光谱），例如冠状醚甲基离子离子复合物。基于获得的光谱，严格确定了离子包容复合物的结构，并阐明了其与其特殊功能的关系。接下来，我们计划将这种独特的研究方法应用于黄金簇。金簇最近引起了人们的注意，作为展示创新功能的催化剂。因此，我们应用低温气体相光谱法解释当金簇充当催化剂时，在化学反应中与中间体进行了反应机理。在这项研究中，我们将使用电喷雾电离更改当前设备的离子源，并使用纸喷雾电离（PSI）方法开发新的离子源。这允许将金簇携带在PSI中使用的滤纸上，并将反应溶液滴入反应溶液中以启动反应，并将所得的中间体迅速引入设备中，并试图检测少量的短寿命反应中间体。在有关的财政年度中，我们首先致力于PSI离子来源的新设计和开发。开发的PSI离子源成功地进行了测试样品（Dibenzo-18-crown-6的钾离子纳入复合物）和极高低温气相光谱法的质谱。在此阶段，尽管尚未将其应用于黄金簇的催化反应中，但这种成功可以说是一个非常重要的结果，因为使用PSI离子源的低温和气相光谱是世界上无与伦比的分析方法。如果可以将其应用于将来的各种金属簇（包括金簇）的催化反应，那么迄今为止估计已估计的催化反应的机制将被实验揭示，化学中的涟漪效应非常大。