Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

白金 / クラスター / 触媒 / 金属クラスター / 銀 / 合金 / ナノ材料 / 触媒・化学プロセス / 燃料電池 / ナノ粒子 / 透過型電子顕微鏡 / 多核・クラスター錯体

[PtL2]5から[PtL2]12までの多核錯体がすべて生成し、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)にて単離可能であることを見出した。これら構成原子数の明確な白金チオラート[PtL2]xを原料として、Pt-S結合の解離によるチオール脱保護を行うことによって構成原子数が明確な超微小白金クラスター(Pt5-Pt12)を合成した。

金属クラスターは次世代の触媒として大いに期待されている。一般的に気相合成法では質量分割をともなうため、得られる単分散クラスターの量は数ng程度が上限であり、実用には不向きであった。本手法では、バッチ式の化学合成法であるため、mgからgオーダーのスケールが可能であり、精度と合成スケールを併せ持った新しい方法であり、本分野の進展に大きく貢献する。

ナノ結晶 / 反応性 / 構造 / 電子状態 / 触媒反応 / 酸化セリウム / パラジウム / 固定化イオン液体触媒 / TAP / 密度汎関数法計算 / 電子構造 / 白金クラスター / 金ナノ粒子 / EXAFS / TEM / 物質設計 / ナノ粒子 / 酸化コバルト / 固体触媒反応 / 炭酸マンガン / 形状制御 / 計算化学 / 階層性 / ナノベルト / ベンズイミダゾール誘導体

従来報告されていなかったナノベルト状のCo(OH)3を合成し、構造を報告することができた。また、Co3O4のナノ結晶の形状を界面活性剤の使い分けにより制御することができた。コバルト酸化物や水酸化物がオルトフェニレンジアミンとベンズアルデヒドからベンゾイミダゾール生成の良好な触媒となることを見出した。また、銅、白金、金触媒や水素化脱硫触媒のXAFS測定やXPS測定を行うことで、反応性と構造・電子状態との相関の情報を得た。また、Pd含有固定化イオン液体触媒がカルボニレーション反応やカルボニル化を伴うSuzukiカップリング反応に有効であることを見出した。

燃焼合成 / 気体燃焼 / 蛍光 / ナノ粒子 / 拡散火炎 / TEM / XRD / 減圧

本研究では,蒸気前駆物質を利用した蛍光ナノ粒子の気相燃焼合成法において,合成された粒子の形状特性及び蛍光発光特性について検討を加えた.また,噴霧液滴前駆物質を利用した気相燃焼合成法についても実施した.測定・分析ではTEM,・SEM観察,XRD分析及び蛍光分光計測を実施した.結果,蒸気前駆物質を利用した際には,粒子サイズは前駆物質蒸気分圧,合成火炎温度及び合成燃焼場圧力の各条件に依存するが,蛍光発光強度は合成火炎温度のみに依存することが分かり,この発光の依存性は合成火炎温度の違いによる結晶構造の変化に起因していることが明らかとなった.また,噴霧液滴前駆物質を利用した際には,ナノ粒子のサイズは噴霧液滴径と濃度にのみ強く依存することが明らかとなった.

燃焼合成 / 気体燃焼 / 蛍光 / ナノ粒子 / 前駆物質 / TEM / XRD / 拡散火炎

本研究は、蛍光発光特性を有するナノ粒子の蒸気型前駆物質を利用した気相燃焼合成法の開発を目的として実施したものである。初年度に当たる本年度は、特に粒子合成装置の開発及び粒子合成試験の実施までを目標に実施した。合成試験装置は、前駆物質蒸発室・燃焼用バーナ・粒子捕集器から構成され、蒸発器にて蒸気化された前駆物質が燃焼用燃料ガスと共にバーナまで導かれ、気相燃焼反応領域を通過することで粒子の合成が行われる。今回、合成する粒子は近赤外励起・可視蛍光の特徴を持つY_2O_3:Yb,Erとし、前駆物質にはY(C_llH_19O_2)_3、Yb(C_l1H_19O_2)_3、Er(C_11H_19O_)_3の混合物を使用した。燃焼には、最高燃焼温度が3000K程度まで到達するメタン・酸素同軸二重円管拡散火炎を用いた。合成された粒子の電子顕微鏡(TEM)観察から、10〜50nm膿の直径を持つナノ粒子が良好}こ合成されていることが確認された。また、燃料ガスの希釈によって燃焼温度を2000K〜3000Kまで変化させて合成したところ、燃焼温度が高いほうが合成粒子径も大きくなることが明らかとなった。合成された粒子に対して、980nm半導体レーザ励起による蛍光発光を分光器を用いて測定したところ、670nm程度の波長域における良好な蛍光が観察され、さらに、合成燃焼温度が高い方が蛍光強度も強くなることが確認された。X線回折測定(XRD)によって粒子の結晶構造を調べたところ、合成火炎温度が高い場合には単斜晶、低い場合には立方晶構造となっており、この構造の違いが蛍光発光強度に影響していることが示唆された。以上の結果の一部は、既に国際会議において発表及び解説記事として掲載されており、また2008年5月に開催される国内会議にて発表を予定、さらに学術雑誌(Journal of Luminescence)への投稿を準備中である。

【研究協力者】
山元公寿