Synthesis of mixed anion compounds by using metal hydroxide nanoparticles

利用金属氢氧化物纳米颗粒合成混合阴离子化合物

基本信息

批准号：
22K14753
负责人：
樽谷直紀
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在单一化合物中含有多种阴离子的复合阴离子化合物表现出优于现有氧化物的性能，并且其合成和功能开发正在取得进展。然而，使用使用反应性气体或固体反应源的常规合成方法很难合成三种或更多种类型的阴离子。在本研究中，我们的目标是利用申请人独立发现的“使用纳米颗粒的有机分子和无机氢氧化物之间的协同反应”来创建由三种或更多种阴离子组成的复合阴离子化合物。这种独特的协同反应仅在纳米颗粒中观察到。我们试图通过热分析和产生的气体分析来阐明协同反应的机理。已知金属氢氧化物和有机分子可以静电或配位结合，但只有在金属氢氧化物盐的情况下，有机分子分解产生的反应气体才能通过配位键结合。无机氢氧化物的脱水同时进行。这种金属氢氧化物盐的分解/脱水温度高于单独的氢氧化物或有机分子的分解/脱水温度，这表明由于络合而发生了协同反应。我们尝试通过这种协同反应来生产化合物，重点关注各种金属氢氧化物羧酸盐。已经清楚的是，许多第一过渡元素可以用作金属阳离子，并且可以将各种物质引入到羧酸盐中，无论其分子结构如何。通过对它们进行热处理，得到由各种金属种类构成的氮族化物、硫族化物、卤化物的单阴离子化合物。