Synthesis of mixed anion compounds by using metal hydroxide nanoparticles

単一化合物中に複数のアニオン種を含有する複合アニオン化合物は、既存の酸化物などを凌駕する性能を発揮することから、合成と機能の開拓が進められている。しかし、これまでの反応性ガスや固体反応源を用いる合成手法では3種以上のアニオンを複合化することは困難であった。本研究では、申請者が独自に発見した“ナノ粒子を場とした有機分子と無機水酸化物の協奏反応”を利用して、3種以上のアニオンからなる複合アニオン化合物作製をめざす。この特異な協奏反応はナノ粒子でのみ認められている。熱分析および生成気体の分析によって、協奏反応のメカニズム解明を模索した。金属水酸化物と有機分子は静電的、あるいは配位的に複合できることが知られているが、配位結合を介した複合化、すなわち金属水酸化物塩においてのみ有機分子の分解による反応ガス種生成と無機水酸化物の脱水が同時に進行することが明らかになった。この金属水酸化物塩の分解・脱水温度は水酸化物あるいは有機分子それぞれが単独の場合よりも高温であり、複合化による協奏反応が示唆された。種々の金属水酸化物カルボキシレートを中心として、この協奏反応による化合物生成を試みた。金属カチオンとしては第一遷移元素の多くが利用可能であり、また一方でカルボキシレートは分子構造によらず様々な種を導入できることが明らかになった。これらを熱処理することで、様々な金属種からなるニクトゲン化物、カルコゲン化物、ハロゲン化物の単アニオン化合物が得られた。

単一化合物中に複数のアニオン種を含有する複合アニオン化合物は、既存の酸化物などを凌駕する性能を発揮することから、合成と機能の開拓が進められている。しかし、これまでの反応性ガスや固体反応源を用いる合成手法では3種以上のアニオンを複合化することは困難であった。本研究では、申請者が独自に発見した“ナノ粒子を場とした有機分子と無機水酸化物の協奏反応”を利用して、3種以上のアニオンからなる複合アニオン化合物作製をめざす。この特異な協奏反応はナノ粒子でのみ認められている。熱分析および生成気体の分析によって、協奏反応のメカニズム解明を模索した。金属水酸化物と有機分子は静電的、あるいは配位的に複合できることが知られているが、配位結合を介した複合化、すなわち金属水酸化物塩においてのみ有機分子の分解による反応ガス種生成と無機水酸化物の脱水が同時に進行することが明らかになった。この金属水酸化物塩の分解・脱水温度は水酸化物あるいは有機分子それぞれが単独の場合よりも高温であり、複合化による協奏反応が示唆された。種々の金属水酸化物カルボキシレートを中心として、この協奏反応による化合物生成を試みた。金属カチオンとしては第一遷移元素の多くが利用可能であり、また一方でカルボキシレートは分子構造によらず様々な種を導入できることが明らかになった。これらを熱処理することで、様々な金属種からなるニクトゲン化物、カルコゲン化物、ハロゲン化物の単アニオン化合物が得られた。