Home広島大学 大学院先进理工系科学研究科 助教 湊 拓生（みなと たくお）
罢别濒：082-424-7605
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（＊は半角蔼に置き换えてください。）
本研究成果のポイント
- 前駆体(1)（出発点）の构造を保ったまま、「分子→棒→シート」という段阶的な酸化物の合成(2)が可能に
- 従来のα-惭辞翱3(3)と异なり、反応性の高い(100)面(4)が主な面となるα-惭辞翱3
- 世界で初めてミクロ孔(5)を持つα-惭辞翱3の合成に成功
- 大きな比表面积(6)や配位不饱和点(7)を利用した高い酸触媒(8)特性
概要
広島大学大学院先进理工系科学研究科の湊拓生助教と定金正洋教授を中心とする研究グループは、前駆体構造を保持したまま0次元の分子を繋げて1次元棒状構造を作り、棒を並べて2次元シート状酸化物を作る、という新しい酸化物逐次合成法の開発に成功しました（図１）。本研究成果を応用することによって準安定な酸化物を設計することが可能となるため、細孔構造や露出面などを精密に制御した材料開発を行うことが期待されます。本論文はAngewandte Chemie International Edition誌のHot Paperに選ばれ、Wiley-VCH社のHot Topic: Crystal Engineeringでも紹介されました。
図1：前駆体构造を保持したまま酸化物の次元性を増加させる合成手法の模式図。灰色の球は、0次元の分子やクラスターの前駆体构造を示す。
背景
0次元の金属塩やクラスターを用いて、水热反応や固相反応により2次元や3次元构造を持つ酸化物を合成する场合、前駆体の分解/再构筑反応が起きるため、前駆体の构造を保持したまま生成物の次元性を制御することはこれまで极めて困难でした。惭辞酸化物の构造は多様な次元性を持つことが知られており、α-惭辞翱3は2次元シート状构造を有しています。α-惭辞翱3の合成においても前駆体構造は保持できないため、一般的に熱力学的に安定な(010)面が主な面となる構造が生成します。また、従来のα-惭辞翱3は低比表面积でミクロ孔はもたず、触媒として重量当たりの活性が低いことが问题でした。
研究成果の内容
本研究では0次元と见做せる摆惭辞2O5(H2O)6]2+に着目し、分子の端に有机小分子をキャップさせて缩合(9)させることにより分子构造を保持したまま1次元锁状构造摆惭辞2O6(C3H7NO)]nを合成することに成功しました（図２）。さらに1次元锁状化合物を空気中で焼成(10)することで有机小分子が脱离し、锁状构造を保持したまま缩合反応を行うことが可能となりました。结果的に得られた2次元シート状酸化物α-惭辞翱3は従来のα-惭辞翱3とは异なり、反応性の高い(100)面が多く露出している构造であることを见出しました（図２）。本研究で合成したα-惭辞翱3はミクロ孔や大きな比表面积を有し、酸触媒として高い活性を示すことも明らかにしました。
図2：本研究における前駆体构造を保持した逐次的なα-惭辞翱3合成。
今后の展开
合成前駆体の构造设计により酸化物の次元性や构造、露出面を制御可能という新しい合成戦略を様々な酸化物合成に応用することにより、高性能?高机能な触媒材料や电极材料の创製が可能になると期待されます。また、膨大な研究例があるシンプルな构造の酸化物（本研究ではα-惭辞翱3）においても、构造の次元性に着目して合成戦略を见直すことにより、新しい物性?机能が见出されることを実証することができました。したがって、酸化物合成の基础研究としても重要な视点を提供できると考えられます。
论文情报
論文題目：A Structure-Preserving, Dimensionality-Increasing Strategy for the Stepwise Synthesis of Microporous α-MoO3 with a Broad (100) Surface
著者名：Takuo Minato,1* Misato Miyamoto,1 Satoshi Ishikawa,2 Norihito Hiyoshi,3 Makoto Maeda,4 Kenji Komaguchi,1 Masahiro Sadakane1
1. 広島大学大学院先进理工系科学研究科
2.&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;神奈川大学工学部（现在の所属は东京科学大学総合研究院フロンティア材料研究所）
3.&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;产业技术総合研究所化学プロセス研究部门
4.&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;広岛大学自然科学研究支援开発センター
* 責任著者
掲載誌：Angewandte Chemie International Edition
顿翱滨：10.1002/补苍颈别.202506758
※&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;论文は6月18日に公开されました。オープンアクセスとなっているため、どなたでも无料でご覧になれます。
※ 本研究は科学技術振興機構さきがけ（JPMJPR23Q9）、日本学術振興会科研費（JP21K20559, JP22K14693）、学術変革領域研究（A）「超セラミックス」、文部科学省卓越研究員事業（JPMXS0320200400）、豊田理研スカラー制度の助成を受けて行われました。また、広島大学から論文掲載料の助成を受けています。
※&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;特许出愿済み。
用语解説
(1)前駆体（ぜんくたい）
材料をつくる元になる物质。化学反応を通じて、最终的な生成物を得る「出発点」となる原料のこと。
(2)酸化物の次元性
酸化物は金属–酸素の结合が连なることにより形成されている。この结合の连なりは多くの场合3次元的に広がっているが、组成に応じて2次元的なシート状构造が积层した酸化物や1次元的な棒状构造が束となった酸化物、さらに0次元的な点と见做せる小さな分子状酸化物など様々な次元性を持った构造の存在が知られている。
(3)α-惭辞翱3
モリブデンと酸素からなる酸化物の一种。αは结晶のタイプを示す。电极材料や触媒材料として注目されている。
(4)(100)面?(010)面
ミラー指数という结晶の表面の向きを示す指数。α-惭辞翱3の场合、どの面が広く露出しているかで触媒反応のしやすさ（反応性）が変わる。
?(100)面：今回の研究で多く露出している反応性の高い面
?(010)面：安定で一般的に観测される反応性の低い面
(5)ミクロ孔（みくろこう）
直径が2ナノメートル（1ナノメートル＝10亿分の1メートル）以下の、非常に小さな穴。今回の研究では2次元のシート一枚分の厚さ（0.7ナノメートル）のスリット状の细孔が観测された。
(6)比表面积（ひひょうめんせき）
材料の重さあたりの表面积。市贩されているα-惭辞翱3は(010)面が主な露出面で比表面积は极めて小さい。
(7)配位不饱和点（はいいふほうわてん）
材料の中で、まだ他の分子と结びつく余地がある原子の场所。分子を活性化させ化学反応を进行しやすくすることができる。今回の研究では、α-惭辞翱3の(100)面に多く存在している。
(8)酸触媒（さんしょくばい）
化学反応を助ける物质（触媒）のうち、酸性の性质を使って働くもの。
(9)缩合（しゅくごう）
分子同士がつながってより大きな构造になる反応。
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