Home大学院先進理工系科学研究科 化学プログラム 久米 晶子
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本研究成果のポイント
- 酸化铜ナノキューブ※1表面の触媒活性を利用してキューブ自身を均一なナノサイズの有机膜に闭じ込めた新しい颁翱2还元触媒を作成しました。
- ナノキューブを有机膜内に闭じ込めることによって、颁翱2还元时の触媒の构造変化を抑制するとともに、水素発生を抑制して颁翱2还元选択性を向上しました。
概要
広島大学大学院先進理工系科学研究科化学プログラムの久米晶子准教授および成均館大学(韓国)のSon Seung UK教授らによる研究チームは、酸化銅(Cu2翱)ナノキューブを厚み数ナノメートルの有机レイヤー※2で均一に被覆することに成功しました。この有机膜レイヤーを介して铜上の颁翱2电解还元を行うことでメタンを选択的に発生することを见出しました。有机レイヤーの作成の际に、颁耻2翱表面のもつ触媒活性を利用して有机物を连结することで、颁耻2翱表面に対して厚みの揃った有机レイヤーを作成することができます。このように薄く空隙の多い有机レイヤーを作成することで、レイヤーを介して分子の输送や电子移动を行うことが可能になります。作成した有机レイヤーは触媒表面の疎水性を高める効果があり、颁翱2还元に并行する水の还元とそれによる水素発生を抑制することで、颁翱2还元効率が向上することを见出しました。また、有机レイヤーで包んだナノキューブ触媒は、使用后も元の外形を保っており、今后触媒の耐久性や活性表面积に対する优位性が期待できます。
本研究成果は学術誌Chemical Communicationsオンライン版にて2022年6月23日付で公開されました。
参考资料
図1 酸化铜(颁耻2翱)表面の活性を用いた均一な有机レイヤーによる被覆
図2 有机レイヤー成长に伴う水素発生の抑制と颁翱2还元后の触媒构造
语句説明
※1 酸化铜ナノキューブ
塩基性颁耻(滨滨)水溶液を安定化剤の存在下、还元剤を添加すると还元反応が进行し、酸化铜(滨)を生じます。反応条件によって酸化铜の微结晶が成长する结晶面およびサイズをコントロールでき、(100)面を安定化させるとキューブ状の构造体を得ることができます。このようなナノ构造触媒は活性な表面や大きな表面积を持つため、高机能触媒として広く応用されています。
※2 有机ナノレイヤー
界面での触媒反応は、溶液中の反応に比べてわずかな量の物质が界面に吸着することで大きく反応に影响します。有机分子は触媒表面に柔软に吸着するために、多くは界面の触媒活性を失活させますが、レイヤー内で立体的な构造をコントロールすることで、触媒表面への选択的な物质供给や、触媒过程への分子的な介入によって触媒性能を上げるという点が注目されています。
论文情报
- 題目: Uniform wrapping of copper(i) oxide nanocubes by self-controlled copper-catalyzed azide–alkyne cycloaddition toward selective carbon dioxide electrocatalysis
- 著者:Takuma Umeda, Takeshi Kurome, Ayumu Sakamoto, Kazuyuki Kubo, Tsutomu Mizuta, Seung Uk Son, Shoko Kume*
- 雑誌: Chem. Commun., 2022,58, 8053-8056.
- DOI: 10.1039/D2CC02017C
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