かご型アルカリハライドナノ結晶への極性分子吸着反応の研究

极性分子在笼状碱卤化物纳米晶上吸附反应的研究

基本信息

批准号：
18651044
负责人：
美齊津文典
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

アルカリハライド結晶のクラスター、例えばNaFクラスターは正イオンNa^+と負イオンFから構成され、バルク結晶における面心立方格子構造の部分構造をとることが知られている。そのためにこのクラスターはナノ結晶とも呼ばれ、一価正イオンNa_nF_<n-1>^+の場合n=14,23,32においてそれぞれ(3×3×3),(3×3×5),(3×3×7)型の直方体構造となって安定に存在する。このクラスターへの分子吸着反応を調べることによって、バルク結晶表面に対応した微視的知見を得ることができると期待される。本研究ではNa_nX_<n-1>^+(X=F,I)を対象としてROH分子[ROH=H_2O,CH_3OH,(CH_3)_2CHOH,(CH_3)_3COH]の吸着反応を質量分析によって調べた。その結果、X=F,Iいずれの場合も反応性はn=13で高く14で低いことがわかった。また、Rが大きくなるにつれて、どちらの場合もn=13の高い反応性が失われる傾向を持つことが明らかとなった。一方、理論計算の結果から、Na_nX-_<n1>^+に対するROHの吸着反応ではOH基のO原子がXの欠陥位置に配位する傾向が予測された。したがってROHのRの部分を変えることは、単純に分子のかさ高さを変えていることに対応すると考えられる。n=13は欠陥位置の違いなどから複数の構造異性体が考えられるが、分子が大きくなると吸着反応性が低下するという実験結果は、n=13では(3×3×3)の立方体構造の内部に向かって欠陥を持つかご型構造をとっていると考えるとうまく説明できる。すなわち、n=13への吸着はかご型構造内部への侵入による過程が主となっていると結論することができた。さらに、本年度はアルカリハライドナノ結晶イオンの構造異性体分離のためのイオン移動度分析計の開発を進め、半導体クラスターを用いて分離条件の最適化を完了した。

碱卤化物晶体的簇，例如NAF簇，由阳性离子Na^+和负离子F组成，已知在整体晶体中采用以面部为中心的立方晶格结构的部分结构。因此，该群集也称为纳米晶体，在（3×3×3），（3×3×5）和（3×3×7）的（3×3×7）的矩形平行置结构中，在单元的阳性阳性na_nf_ <n-1>^+，n = 14 = 14、232和32和32和32和32和32和32和32和32和32个情况下。通过检查该簇上的分子吸附反应，可以预期可以获得与散装晶体表面相对应的微观知识。在这项研究中，通过质谱法研究了ROH分子[ROH = H_2O，CH_3OH，（CH_3）_2CHOH，（CH_3）_3COH]的吸附反应。结果，发现在两种X = F和I的情况下，反应性在n = 13时均为较高，在14时为低。也已经发现，随着R的增加，在两种情况下，n = 13的高反应性均均均均均损失。另一方面，从理论计算中，可以预测OH组的O原子在X的吸附反应中相对于Na_NX -_nx -_ <n1>^+在ROH的吸附反应中的缺陷位置坐标。因此，更改ROH的R部分被认为与更改分子的大部分相对应。尽管由于缺陷位置的差异，可以考虑多种结构异构体对于n = 13，但实验结果表明，由于分子生长更大，可以通过考虑到n = 13具有笼子形结构，并且朝着（3×3×3）立方体结构的内部进行缺陷，因此可以很好地解释吸附反应性降低。换句话说，可以得出结论，对n = 13的吸附主要是由侵入篮形结构内部引起的。此外，今年我们正在开发一个离子迁移率分析仪，用于分离碱卤化物纳米晶离子的结构异构体，并使用半导体簇完成了分离条件的优化。