有機金属化学：NMRシグネチャーからのPt単一原子触媒の配位環境の評価

原子レベルで分散させた化学種と制御された構造を統合した担持金属触媒は、触媒材料設計の最前線に位置しており、異例の反応性制御と高い金属利用率をもたらし、その精度は分子系のものに近づいている。しかし、局所的な金属配位環境を正確に分解することはいまだ困難であり、さまざまな用途向けの設計の最適化に必要な構造–活性相関の進歩が阻まれている。電子顕微鏡法によって原子分散が明らかにされているものの、不均一系触媒に用いられる従来の分光法では平均的な構造情報しか得られない。今回我々は、¹⁹⁵Pt固体核磁気共鳴（NMR）分光法が、さまざまな担体上の単原子分散したPtサイト、いわゆる単一原子触媒（SAC）を特性評価する強力なツールであることを示す。モンテカルロシミュレーションによって、NMRスペクトルを、分子精度で配位環境を記述するSACシグネチャーに変換することができ、これにより、Ptサイトの分布と均一性の定量的評価が可能になる。この方法では、合成パラメーターの影響の追跡、特定の段階と担体の種類の影響の解明だけでなく、反応時の変化のモニタリングも可能である。この方法は、目的の構造を持つSACの再現性のある開発に関して非常に重要な知見をもたらす。今回の手法は、SACの枠を超えて、さまざまなNMR活性金属を含有する二原子触媒や単一クラスター触媒など、さらに複雑な構造を研究する基礎を築く。

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