【公開日：2025.07.31】【最終更新日：2025.07.31】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22MS1067
利用課題名 / Title
超酸化物不均化反応活性を有する金属－有機構造体触媒の電子状態評価
利用した実施機関 / Support Institute
自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
金属－有機構造体, 光電子分光
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)
小板谷 貴典
所属名 / Affiliation
京都大学大学院理学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
スーパーオキシドアニオンラジカルを不均化反応によって酸素と過酸化水素へ転換することによりラジカル濃度を低下させ、生体を酸化ストレスから保護するために不可欠な金属酵素として、スーパーオキシドジスムターゼ (SOD) が知られている。その一つに銅、亜鉛を含んだSODがあり、触媒活性中心である Cuサイトでアニオンラジカルの酸化還元反応が起こる。しかしながらこの酵素は安定性に乏しいため、SODの抗炎症機能を医薬的に利用することは難しい。我々はSODと同様の触媒機能を有し、かつ安定性の高い代替物質としてゼオライトイミダゾールフレームワーク（ZIF）に銅イオンを導入した金属―有機構造体を新たに開発し、この物質がアニオンラジカルを含む超酸化物の不均化反応に対して高い触媒活性を持ち、かつSODよりも安定性が高いことを実験的に明らかにした。しかしながら、反応中心である銅サイトの化学状態に関してはまだ良く分かっていないのが現状である。そこで本研究では、Cu, Zn-ZIF-8試料の光電子分光測定を行い金属イオンの電子状態を明らかにすることにより、反応活性サイトである銅イオンを元素選択的に物性評価するとともに、不均化触媒反応機構に関する情報を得ることを目的として光電子分光測定を実施した。
実験 / Experimental
実験は分子科学研究所の光電子分光装置（ScientaOmicron R4000）を用いて行った。調整した試料をサンプルホルダーに固定したのち、超高真空測定チャンバーに導入して実験を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
Figure 1に2種類のZIF試料（(a): Cu25-ZIF-8, (b): Cu50-ZIF-8）のZn 2pスペクトルを示す。いずれの試料でもZn 2p3/2ピークは同じ結合エネルギー（1023.8 eV）を有し、この値から金属有機構造体中の亜鉛の酸化数は2価であると考えられる。
また、Figure 2にはZIF試料中の銅の内殻光電子分光スペクトルを示す。Cu 2pも2種類の試料でほぼ同じ結合エネルギーとなり、単一の酸化状態にあることが明らかとなった。その結合エネルギーの値から、ZIF中にドープされた銅は2価の酸化数を持つことが分かった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. Zn 2p XPS spectra of (a) Cu25-ZIF-8 and (b) Cu50-ZIF-8.
Figure 2. Cu 2p XPS spectra of (a) Cu25-ZIF-8 and (b) Cu50-ZIF-8.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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