気相合成したパラジウムや白金ナノクラスター、ならびに、白金とテルビウムの合金のナノクラスターを精密に原子数、組成を単一化して有機基板に蒸着し、酸素などの気体分子との反応性をX線光電子分光などによって評価した。有機分子の種類を電子供与性や電子受容性に変えることで、担持基板の電荷特性を変化させたところ、金属ナノクラスターの酸素気体との反応性が担持基板によって制御できることがわかった。この成果は、金属ナノクラスターの触媒活性に対する基板効果を、有機分子修飾によって均一化する意義として示したもので、構成金属原子数と組成が精密に制御された金属ナノクラスター担持触媒の新しい分子科学を示した。
Nanoclusters of palladium, platinum, platinum/terbium alloys were synthesized in a gas phase. After selecting the number of atoms and composition with a mass spectrometer, the nanocluster ions were deposited on a substrate pre-decorated by organic molecules. The electronic states were evaluated by x-ray photoelectron spectroscopy and by oxygen gas exposures. By changing the type of organic molecule to electron-donor or electron-acceptor, the charge states of the substrate were designed, resulting in that the reactivity of the nanoclusters against oxygen gas could be controlled by the supporting substrate. The result indicates the importance of the substrate effect; the catalytic activity of the deposited nanoclusters can be controlled by the organic molecule modification. This experimental approach opens up a new molecular science of nanocluster-supported catalysts, in which the number of constituent metal atoms and composition are precisely controlled on an organic substrate.

研究種目 : 挑戦的研究 (萌芽)
研究期間 : 2021～2022
課題番号 : 21K18939
研究分野 : 物理化学