チタニア表面上での金ナノ構造物質の電子状態と電子ダイナミックス

二氧化钛表面金纳米结构材料的电子态和电子动力学

基本信息

批准号：
17029069
负责人：
松本吉泰
金额：
$ 3.01万
依托单位：
Institute for Molecular Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、チタニア表面上の金ナノクラスターのモデル触媒を構築し、金ナノクラスターにおける還元反応について重点的に研究を行った。アルカンチオールで保護された金ナノ粒子を、HAuCl_4水溶液をCH_3(CH_2)_7NBrのトルエン溶液と撹拌し、NaBH_4及びヘキサンチオールを加えて還元することにより調整した。えられた金ナノクラスターをゲルパーミーションクロマトグラフィーによりサイズ選別した。金ナノクラスターのTiO_2(11O)表面への担持は、LB膜の調製と同様なdip coating法により行った。このように作成した試料を酸素プラズマエッチングにより、保護基を除去した。この際、金ナノクラスターは酸化され、Au_2O_3を生成する。そこで、この金ナノクラスターにCO、エチレン、水素分子、水素原子などに露出し、還元反応効率を調べた。この結果、水素原子による還元反応効率が予想通り最も高いことが判明した他、これに次いでCOが高く、エチレン、水素分子は極めて小さな還元能を示すことがわかった。さらに、上記のような酸素処理をした金ナノクラスターにおける光化学反応について研究を行った。この試料に紫外光を照射すると、自発的に金クラスターが還元されるとともに、炭素がクラスター表面に析出してくることをはじめて見出した。気相からは還元剤を導入していないのでこの現象を説明するために金ナノクラスター表面近傍の組成を表面温度、照射する波長を系統的に変えながら定量的に測定した。その結果、光還元反応のメカニズムとして以下のような結論に到達した。すなわち、Au-O結合の励起は光照射による電子励起が関与しており、電子励起によって活性化された酸素原子が近傍の炭素原子と結合してCOとして真空中に脱離する。また、光吸収の結果起きるサンプルの温度上昇が金ナノクラスター内部からのC析出を促していると考えられる。

今年，我们在二氧化钛表面上构建了金纳米簇的模型催化剂，并将重点放在金纳米簇中的还原反应上。通过用CH_3（CH_2）_7nbr的甲苯溶液搅拌水性Haucl_4溶液来制备烷硫醇保护的金纳米颗粒，并通过添加NABH_4和己二醇来减少。获得的金纳米簇是通过凝胶磁盘色谱法选择的。通过与LB膜的制备相同的浸入涂层方法，在TIO_2（11O）表面上支持了金纳米簇。然后通过氧等离子体蚀刻去除去这样准备的样品，以去除保护组。目前，金纳米簇被氧化以形成AU_2O_3。因此，将金纳米簇暴露于CO，乙烯，氢分子，氢原子等，并研究了还原反应效率。结果，发现与氢原子的还原反应效率是预期的最高，并且CO是第二高，乙烯和氢分子表现出极小的还原能力。此外，研究了如上所述的氧处理金纳米簇中的光化学反应。首先发现，当该样品被紫外线照射时，自发减少了金簇，并在簇表面沉淀。由于没有从气相引入还原剂，因此在系统地更改表面温度和要辐射的波长的同时，定量测量了金纳米簇表面附近的成分。结果，已经得出了以下结论作为光递归反应的机制。也就是说，Au-O键的激发涉及通过光照射的电子激发，以及由带有附近碳原子的电子激发键激活的氧原子，并将氧原子作为CO将氧原子留在真空中。还认为，样品温度的升高是由于光吸收而导致的，它刺激了金纳米簇内部的C沉淀。