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脱水素型C-C結合反応を用いたイオン伝導性有機構造体の合成

Research Project

Project/Area Number 17F17044
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

北川 進  京都大学, 高等研究院, 特別教授 (20140303)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ZHANG GEN  京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords有機構造体 / 多孔性材料 / イオン伝導体 / 分子運動 / イオン伝導
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、共有結合からなる有機構造体を用いた新たなイオン伝導体の合成についてともに検討を進めた。イオン伝導体とは固体にて様々なイオンを高速で輸送、伝導する材料であり、例えばプロトン(H+)やリチウム(Li+)を伝導する固体材料は燃料電池や二次電池の材料として要望されている。ここで有機構造体とは複数のモノマーの共有結合の方向を厳密に制御することによって、高い結晶性を有するポリマーのことを指す。主に二次元の結晶構造を有し、構造内部の修飾や結晶粒子形状制御が可能である。そのため多孔性材料としてのガス分離膜などへの応用が検討されている。本研究では有機構造体が有する設計性と規則性を活用し、機械的に安定であるイオン伝導体の合成を目的とした。特別研究員は有機合成の技術に長けているため、様々なイミン結合を利用した有機構造体の設計と合成を担当した。またホストグループは合成された有機構造体試料の構造、動的挙動、イオン伝導特性、および材料としての特性評価を担当した。具体的な研究実績は下記の二点である。
(1)有機構造体の結晶成長を利用したコアシェル構造およびミックスリンカー型結晶の選択的合成と疎水性制御:アルデヒドとジアミンからなる有機構造体において、その高次構造とプロトン伝導制御に必須である材料の親・疎水性の制御を目的とし合成を進めた。異なるジアミンを構造中にホモあるいはヘテロに分布させることにより、親水性を厳密に制御できることを示した。
(2)有機構造体の内部修飾によるリチウムイオン伝導体の合成:上記1の成果を展開し、アルデヒドとジアミンからなる有機構造体の内部をポリエチレングリコール(PEG)鎖で修飾し、リチウムイオン伝導体への展開を図った。内部に高密度かつ高運動性のPEG鎖を導入、Li+を含浸させることで固体Li+イオン伝導体を合成した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results)

  • [Journal Article] Accumulation of Glassy Poly(ethylene oxide) Anchored in a Covalent Organic Framework as a Solid-State Li+ Electrolyte2018

    • Author(s)
      Zhang Gen、Hong You-lee、Nishiyama Yusuke、Bai Songyan、Kitagawa Susumu、Horike Satoshi
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 141 Issue: 3 Pages: 1227-1234

    • DOI

      10.1021/jacs.8b07670

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of a Hierarchical Architecture of Covalent Organic Frameworks via a Postsynthetic Approach2018

    • Author(s)
      Gen Zhang, Masahiko Tsujimoto, Daniel Packwood, Nghia Tuan Duong, Yusuke Nishiyama, Kentaro Kadota, Susumu Kitagawa, Satoshi Horike
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 140 Issue: 7 Pages: 2602-2609

    • DOI

      10.1021/jacs.7b12350

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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