【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.27】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23UT0217

利用課題名 / Title

分子状タングステン酸化物を鋳型に用いた金属ナノクラスターの構造解析

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

触媒材料、金属ナノクラスター,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子分光/ Electron spectroscopy,ナノ粒子/ Nanoparticles

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

米里 健太郎

所属名 / Affiliation

東京大学　大学院工学系研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

屋内 大輝,蒲池 美紀

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-002：軽元素対応型超高分解能走査透過型電子顕微鏡（Cs-STEM）
UT-301：多機能走査型X線光電子分光分析装置(XPS)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

当研究室では、アニオン性の金属酸化物クラスターを分子鋳型として、金属クラスターを複合化した種々の複合分子触媒の開発を行っている。本課題では、最近当研究室で合成した新規の複合分分子の構造・分散状態の構造及び分散状態の確認のために電子顕微鏡を、電子状態の解明のためにX線光電子分光法の使用を検討した。

実験 / Experimental

試料に用いた金属ナノクラスターとタングステン酸化物クラスターの複合分子は、有機溶媒中でタングステン酸化物クラスターと金属塩、還元剤を反応させることで合成し、結晶化操作によって精製した。電子顕微鏡観察では、合成した複合分子を溶解または分散させた溶媒をCu製マイクログリッドに滴下した後、減圧乾燥によって溶媒を除去した試料を用いた。Ｘ線光電子分光法では、合成した複合分子の結晶性固体をすり潰した後、インジウム箔に圧着またはカーボンテープに塗布したものを用いた。Ｘ線源にはAl Kα線を用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

これまでに当研究室では、タングステン酸化物クラスターの内部に銀原子が集積した直径約 2 nm程度の複合分子が、穏和な条件下で高選択的な水素化触媒特性を有し、かつこの複合分子触媒は触媒反応中に構造の分解や凝集を伴わず、分子構造を保持したことが分かっていた。最近、当研究室ではタングステン酸化物クラスターの内部に集積する金属元素の組成や、酸化状態を変化させた複合分子を開発した。本申請課題課題では、これらの新規複合分子の構造・分散状態や電子状態を評価するために、走査透過型電子顕微鏡観察、光電子分光法をそれぞれ利用した。まず、電子顕微鏡観察では一部に直径約2 nm程度の分子を観察することができたが、実際の分子サイズより巨大な粒子も同時に観察された。試料作製や電子線の照射によって複合分子の構造変化や凝集が起こったことに由来したと考えられる。そのため、電子顕微鏡観察を利用して複合分子触媒の構造や分散状態を詳らかに議論するためには、今後、試料作成や観察条件をより詳細に検討する必要がある。また、光電子分光法では、これらの内部の金属ナノクラスターを構成する金属原子が、一部低価数に還元された混合原子価状態にあることを明らかにした。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

超高分解能走査透過型電子顕微鏡観察の技術支援に関して、総合研究機構 森田 真理 氏に感謝いたします。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件