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ポリオキソメタレート化合物及びその製造方法、ポリオキソメタレート化合物の焼成体、並びに、反応触媒

国内特許コード P210017860
整理番号 (S2018-0739-N0)
掲載日 2021年8月23日
出願番号 特願2020-529038
出願日 令和元年7月3日(2019.7.3)
国際出願番号 JP2019026522
国際公開番号 WO2020009166
国際出願日 令和元年7月3日(2019.7.3)
国際公開日 令和2年1月9日(2020.1.9)
優先権データ
  • 特願2018-127351 (2018.7.4) JP
発明者
  • 加藤 知香
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 ポリオキソメタレート化合物及びその製造方法、ポリオキソメタレート化合物の焼成体、並びに、反応触媒
発明の概要 金属置換ポリオキソメタレートを有するポリオキソメタレート化合物が開示される。金属置換ポリオキソメタレートが、欠損サイトを有するポリオキソメタレートと、欠損サイトに導入された置換金属原子と、有機配位子とを有する。置換金属原子が2価の白金又はパラジウムである。有機配位子が、置換金属原子に配位結合した2個の窒素原子を含む脂肪族ヘテロ環を有する、二座配位子であってもよい。1個の欠損サイトに1個の置換金属原子が導入されている。
従来技術、競合技術の概要

ポリオキソメタレート化合物は、金属原子に酸素原子が配位結合して形成された四面体等の多数の基本単位から構成されるポリオキソメタレートイオンを含む、金属酸化物である。特に、ヘテロ原子を含むポリオキソメタレートイオンの基本単位の一部を欠損させ、生じた欠損サイトに種々の置換構造を導入することで、種々の機能が付与された金属置換ポリオキソメタレート化合物を得ることができる。例えば、ヘテロ原子としてリン原子を含み、欠損サイトに2価の白金(Pt(II))を含む化学種が導入された白金種配位ポリオオキソメタレートが、可視光照射により水から水素を発生させる光反応における光増感剤及び助触媒として機能することが報告されている(非特許文献1)。

産業上の利用分野

本発明は、ポリオキソメタレート化合物及びその製造方法、ポリオキソメタレート化合物の焼成体、並びに、反応触媒に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属置換ポリオキソメタレート及びその対イオンを有するポリオキソメタレート化合物であって、
前記金属置換ポリオキソメタレートが、
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された置換金属原子と、
前記置換金属原子に配位結合した有機配位子と、
を有し、
前記置換金属原子が2価の白金又はパラジウムであり、
前記有機配位子が、前記置換金属原子に配位結合した2個の窒素原子を含む脂肪族ヘテロ環を有する、二座配位子であり、
1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記置換金属原子が導入されている、
ポリオキソメタレート化合物。

【請求項2】
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと中心金属及び有機配位子を有する金属錯体とを含有する反応液中で、前記ポリオキソメタレートと前記金属錯体とを反応させて、金属置換ポリオキソメタレートを生成させる工程を備え、
前記金属置換ポリオキソメタレートが、
前記ポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された前記中心金属である置換金属原子と、
前記置換金属原子に配位結合した前記有機配位子と、
を有し、
前記中心金属及び前記置換金属原子が2価の白金又はパラジウムであり、
前記有機配位子が、1個の前記中心金属又は1個の前記置換金属原子に配位結合した2個の窒素原子を含む脂肪族ヘテロ環を有する、二座配位子であり、
前記金属置換ポリオキソメタレートにおいて、1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記置換金属原子が導入されている、
請求項1に記載のポリオキソメタレート化合物を製造する方法。

【請求項3】
前記有機配位子がN,N’-ジメチルピペラジンである、請求項2に記載の方法。

【請求項4】
金属置換ポリオキソメタレート及びその対イオンを有するポリオキソメタレート化合物であって、
前記金属置換ポリオキソメタレートが、
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された第1の置換金属原子と、
前記第1の置換金属原子に配位結合した第1の有機配位子と、
前記欠損サイトに導入された第2の置換金属原子と、
前記第2の置換金属原子に配位結合した第2の有機配位子と、
を有し、
前記第1の置換金属原子が2価の白金原子で、前記第2の置換金属原子が2価のパラジウムである、又は、前記第1の置換金属原子が2価のパラジウムで、前記第2の置換金属原子が2価の白金であり、
1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記第1の置換金属原子及び1個の前記第2の置換金属原子が導入されている、
ポリオキソメタレート化合物。

【請求項5】
第1の置換金属原子を有する金属置換ポリオキソメタレート及びその対イオンを有する単核型のポリオキソメタレート化合物と中心金属を有する金属錯体とを含有する反応液中で、前記単核型のポリオキソメタレート化合物と前記金属錯体とを反応させて、前記第1の置換金属原子、及び前記中心金属である第2の置換金属原子を有する二核型のポリオキソメタレート化合物を生成させる工程を備え、
前記単核型のポリオキソメタレート化合物の金属置換ポリオキソメタレートが、
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された前記第1の置換金属原子と、
前記第1の置換金属原子に配位結合した第1の有機配位子と、
を有し、
前記金属錯体が、
前記中心金属と、
前記中心金属に配位結合した第2の有機配位子と、
を有し、
前記第1の置換金属原子が2価の白金で、前記中心金属及び前記第2の置換金属原子が2価のパラジウムである、又は、前記第1の置換金属原子がパラジウムで、前記中心金属及び前記第2の置換金属原子が2価の白金であり、
前記単核型のポリオキソメタレート化合物において、1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記第1の置換金属原子が導入されており、
前記二核型のポリオキソメタレート化合物において、1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記第1の置換金属原子及び1個の前記第2の置換金属原子が導入されている、
請求項4に記載のポリオキソメタレート化合物を製造する方法。

【請求項6】
前記第1の有機配位子が、1個の前記第1の置換金属原子に配位結合した、2個のアンモニア、2個の炭素数1~3のアルキルアミン、又は1個のエチレンジアミンである、請求項5に記載の方法。

【請求項7】
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと中心金属及び有機配位子を有する金属錯体とを含有する反応液中で、前記ポリオキソメタレートと前記金属錯体とを反応させて、金属置換ポリオキソメタレートを生成させる工程を備え、
前記金属置換ポリオキソメタレートが、
前記ポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された前記中心金属である置換金属原子と、
前記置換金属原子に配位結合した前記有機配位子と、
を有し、
前記中心金属及び前記置換金属原子が2価の白金又はパラジウムであり、
前記有機配位子が、1個の前記中心金属又は1個の前記置換金属原子に配位結合した、2個のアンモニア、2個の炭素数1~3のアルキルアミン、又は1個のエチレンジアミンであり、
前記金属置換ポリオキソメタレートにおいて、1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記置換金属原子が導入されており、
25℃以下の前記反応液中で前記金属置換ポリオキソメタレートを生成させる、
ポリオキソメタレート化合物を製造する方法。

【請求項8】
金属置換ポリオキソメタレート及びその対イオンを有するポリオキソメタレート化合物を含有する、反応触媒であって、
前記金属置換ポリオキソメタレートが、
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された置換金属原子と、
該置換金属原子に配位結合した有機配位子と、
を有し、
前記置換金属原子が2価の白金又はパラジウムであり、
1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記置換金属原子が導入されている、
反応触媒。

【請求項9】
請求項1又は4に記載のポリオキソメタレート化合物を含有する、反応触媒。

【請求項10】
金属置換ポリオキソメタレート及びその対イオンを有するポリオキソメタレート化合物の焼成体であって、
前記金属置換ポリオキソメタレートが、
1個以上の欠損サイトを有するポリオキソメタレートと、
前記欠損サイトに導入された置換金属原子と、
該置換金属原子に配位結合した有機配位子と、
を有し、
前記置換金属原子が2価の白金又はパラジウムであり、
1個以上の前記欠損サイトのそれぞれに1個の前記置換金属原子が導入されている、
ポリオキソメタレート化合物の焼成体。

【請求項11】
請求項1又は4に記載のポリオキソメタレート化合物の焼成体。

【請求項12】
当該焼成体が、前記置換金属原子、及び前記ポリオキソメタレートに由来する遷移金属原子を含み、前記置換金属原子と前記遷移金属原子とのモル比が1:11である、請求項10又は11に記載の焼成体。

【請求項13】
請求項10~12のいずれか一項に記載のポリオキソメタレート化合物の焼成体を含有する、反応触媒。

【請求項14】
水から水素を発生させるための光触媒、水素化反応触媒、排ガス浄化用触媒、又は燃料電池用電極触媒である、請求項8、9又は13に記載の反応触媒。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 公開
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