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Morphology control of metal-organic frameworks by a aerosol-assisted synthesis process -Hybridization with nanomaterials and Preparation of thin film-

Research Project

Project/Area Number 16H06128
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Reaction engineering/Process system
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Kubo Masaru  広島大学, 工学研究科, 助教 (00633752)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥25,350,000 (Direct Cost: ¥19,500,000、Indirect Cost: ¥5,850,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2016: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
KeywordsMetal-organic framework / 機能性ナノ粒子 / 薄膜 / 複合材料 / HKUST-1 / 色素吸着 / 水素吸着 / ナノ材料 / 複合材料・物性 / 多孔質材料 / 自己組織化 / 触媒・化学プロセス / UiO-66 / 表面・界面物性
Outline of Final Research Achievements

I evolved an aerosol-assisted synthetic process (ASP), which enables to synthesize MOF continuously, for a synthesis of MOF nanocomposite with functional nanomaterials, preparation of MOF thin films, and MOF nanocomposite thin films. MOF nanocomposite could be synthesized in one-step and with control of the amount of nanomaterials in the composites, which was difficult by conventional methods. MOF thin films with thicknesses of 1 to 50 micrometer could be prepared on various substrates in minutes, significantly less than conventional methods. Furthermore, MOF nanocomposite films incorporating functional nanomaterials could be prepared by ASP, which enhanced water vapor resistant and mechanical strength.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で改良したエアロゾル合成プロセスにより従来法では困難であったワンステップ、短時間での機能性ナノ粒子複合MOFの合成、MOF薄膜および機能性ナノ粒子複合MOF薄膜の成膜に成功した。学術的意義として研究過程において複合MOFやMOF薄膜の形成過程を明らかにした。この知見はMOF生成メカニズムの解明に繋がるものであると考える。社会的意義としてはこのエアロゾル合成プロセスは古くからある噴霧乾燥を応用したものであり、複合MOFの大量合成が可能となるだけでなく、大表面や凹凸のある基材上へMOF薄膜を成膜することが可能となるという産業的な展開が可能となると期待する。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Facile fabrication of HKUST-1 nanocomposites incorporating Fe3O4 and TiO2 nanoparticles by a spray-assisted synthetic process and their dye adsorption performances2019

    • Author(s)
      Kubo Masaru、Moriyama Reina、Shimada Manabu
    • Journal Title

      Microporous and Mesoporous Materials

      Volume: 280 Pages: 227-235

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2019.02.010

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of the parameters utilized for the aerosol-assisted synthesis of HKUST-12017

    • Author(s)
      Masaru Kubo, Teruaki Saito, and Manabu Shimada
    • Journal Title

      Microporous and Mesoporous Materials

      Volume: 245 Pages: 126-132

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2017.03.007

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Pd ナノ粒子を内包した多孔性配位高分子 HKUST-1 の噴霧合成2019

    • Author(s)
      松本知樹、久保 優、島田 学
    • Organizer
      第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 噴霧合成法によるPdナノ粒子を内包した多孔性配位高分子の合成2019

    • Author(s)
      松本知樹、久保 優、島田 学、
    • Organizer
      第13回 中四国若手CE合宿
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Facile Synthesis of Magnetic Metal‐Organic Framework Nanocomposites by Spray-Assisted Synthesis2018

    • Author(s)
      Masaru Kubo and Manabu Shimada
    • Organizer
      Xth International Aerosol Conference (IAC 2018)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 噴霧合成プロセスを用いた多孔性配位高分子UiO-66の合成2018

    • Author(s)
      三好 祐資、久保 優、島田 学
    • Organizer
      化学工学会第50回秋季大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効率な多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成プロセスの開発2018

    • Author(s)
      久保 優、石村元義、島田 学
    • Organizer
      第35回エアロゾル科学・技術討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 噴霧合成プロセスによる多孔性配位高分子UiO-66の合成2018

    • Author(s)
      三好 祐資、久保 優、島田 学
    • Organizer
      第12回中四国若手CE合宿
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Facile preparation of metal-organic frameworks by spray-assisted synthesis2018

    • Author(s)
      Masaru Kubo, Motoyoshi Ishimura, Yuusuke Miyoshi, and Manabu Shimada
    • Organizer
      International Workshop on Nanodevice Technologies 2018
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スケールアップのための多孔性配位高分子の連続合成プロセスの開発2017

    • Author(s)
      久保 優
    • Organizer
      化学工学会第82回年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2017-03-06
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 噴霧法による多孔性配位高分子 HKUST-1 の薄膜作製2017

    • Author(s)
      菅原 拓哉、久保 優、島田 学
    • Organizer
      第34回エアロゾル科学・技術研究討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] スケールアップを目指した多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成プロセスの高効率化2017

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      石村 元義、久保 優、島田 学
    • Organizer
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  • [Presentation] 噴霧法による多孔性配位高分子HKUST-1薄膜の形成メカニズム2017

    • Author(s)
      久保 優、菅原 拓哉、島田 学
    • Organizer
      化学工学会第49回秋季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Continuous Synthesis of Metal-Organic Framework HKUST-1 by Spray-Drying2017

    • Author(s)
      Masaru Kubo, Teruaki Saito, Manabu Shimada
    • Organizer
      Asian Aerosol Conference 2017
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 噴霧プロセスを用いた多孔性配位高分子の連続合成および形態制御2017

    • Author(s)
      久保 優、斎藤 輝晶、森山 黎奈、菅原 拓哉、石村 元義、島田 学
    • Organizer
      第11回中四国若手CE合宿
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] スケールアップを目指した多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成プロセスの高効率化2017

    • Author(s)
      石村 元義、久保 優、島田 学
    • Organizer
      第11回中四国若手CE合宿
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Continuous Synthesis of HKUST-1 by Spray-Drying Process-Investigation of Synthetic Conditions2016

    • Author(s)
      Masaru Kubo, Teruaki Saito, and Manabu Shimada
    • Organizer
      5th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (MOF 2016)
    • Place of Presentation
      Long Beach, California (USA)
    • Year and Date
      2016-09-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 噴霧コーティング法を用いた多孔性配位高分子HKUST-1薄膜の作製2016

    • Author(s)
      菅原 拓哉、久保 優、島田 学
    • Organizer
      化学工学会 第48回秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島
    • Year and Date
      2016-09-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] エアロゾルプロセスによる多孔性配位高分子HKUST-1の合成2016

    • Author(s)
      久保 優, 森山 黎奈,斎藤 輝晶,島田 学
    • Organizer
      第33回エアロゾル科学・技術研究討論会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2016-08-31
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2021-02-19  

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