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。

这项研究旨在开发由几到十个原子组成的金属簇的催化功能，并能够使用复杂的化学技术使用新方法合成铂金合金簇。为了关注环状硫代硫酸盐多核复合物的金属离子包容函数，我们开发了一种合成不同金属掺杂的铂金合金簇的方法。基于研究设计，（1）搜索了环状硫代硫酸硫酸甲酸多核复合物的金属离子包含行为，（2）合金簇的合成，以及（3）评估催化活性。（1）先前的研究发现，银离子在5、6和7个成员环中被隔绝。除了银离子外，据透露，铜和钴国家将在今年协调，表明其作为宿主分子的有用性。由于可以扩展主机来宾的组合，因此可以扩展使用当前合成方法合成的合金簇的组成。（2）使用银离子包容络合物作为前体，我们成功合成了掺杂银铂铂簇AGPT6。我们使用扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）直接观察了簇，并根据原子之间的对比差成功地鉴定了铂原子和银原子。使用全局优化方法通过DFT计算确定银色掺杂铂簇的结构和电子状态。（3）一氧化碳氧化反应采用铂和掺杂白金簇的催化剂。为了评估催化活性，开发了铂和掺杂白金簇的原位合成。当使用温度升高反应进行CO氧化反应时，发现铂和银掺杂的铂簇的明显激活能取决于成分原子的数量。