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原子精度合金クラスターの量合成と触媒機能開拓

原子精密合金团簇的定量合成及催化功能开发

基本信息

批准号：
19J14680
负责人：
赤沼友貴
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for 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

项目摘要

本研究は、原子数個から十数個からなる金属クラスターの触媒機能開拓を目指して、錯体化学の手法を用いた新しいアプローチで白金合金クラスターの合成を目的とした。環状白金チオラート多核錯体の金属イオン包接機能に着目して、異種金属ドープの、白金合金クラスターの合成法を開発した。研究計画に基づき、(1)環状白金チオラート多核錯体の金属イオン包摂挙動の探索、(2)合金クラスターの合成と(3)触媒活性評価を行った。(1)これまでの研究で5、6、7員環に銀イオンが包接されることを見出した。本年度は銀イオンのほかに、銅やコバルトセニウムが配位することが明らかとなり、ホスト分子としての有用性が示された。ホストゲストの組み合わせを拡張することが出来たことから、本合成法を用いて合成可能な合金クラスターの組成を拡張することが出来た。(2)銀イオン包接錯体を前駆体として、銀ドープ白金クラスターAgPt6の合成に成功した。走査型透過電子顕微鏡(HAADF-STEM)観察によるクラスターの直接観察を行い、原子のコントラスト差から、白金原子と銀原子の識別に成功した。Global optimization法を用いたDFT計算によって銀ドープ白金クラスターの構造と電子状態を求めた。(3)白金および銀ドープ白金クラスターの触媒利用にむけて、一酸化炭素の酸化反応を行った。触媒活性評価を行うために、白金および銀ドープ白金クラスターの触媒装置内in-situ合成法を開発した。昇温反応法でCO酸化反応を行ったところ、白金および銀ドープ白金クラスターの見かけの活性化エネルギーは、構成原子数依存性があることがわかった。

This study aims to explore the catalytic function of platinum alloy by using a new method of chemical synthesis. A method for synthesizing platinum alloy with ring platinum polynuclear complex has been developed. The research projects include: (1) exploration of metal inclusion behavior of cyclic platinum polynuclear complex;(2) synthesis of alloy complex; and (3) evaluation of catalytic activity. (1)The study of 5, 6 and 7-membered rings was carried out. This year, the usefulness of silver and copper complexes has been demonstrated. The composition of the alloy can be synthesized by this method. (2)The synthesis of Ag Pt 6 was successful. The direct detection of platinum atoms by electron microscope (HAADF-STEM), the identification of platinum atoms and silver atoms were successful. The Global optimization method is used to calculate the structure and electronic state of silver and platinum. (3)Platinum and silver are used as catalysts for acidification of carbon. Development of in-situ synthesis of platinum and silver catalysts CO acidification reaction by temperature increase, platinum oxidation, platinum oxidation.