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複合型ソフト多孔性錯体の創製と界面特性理解に立脚した吸着特性制御手法の開発

Research Project

Project/Area Number 18J22516
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

藤原 篤史  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsコアシェル粒子 / SPC / 複合化 / ゲート吸着 / 核生成速度 / マイクロリアクタ / コアシェル微粒子
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,ソフト多孔性錯体(SPC)を対象とし,これまでZIF-8とZIF-67から構成されるコアシェル粒子の合成と吸着特性評価を行ってきたが,本年度では,さらに,ELM-11とELM-12に対象を広げ,(1)ELM-11コア-ELM-12シェル粒子の合成とその吸着特性評価,および(2)コアシェル化によるELM-11粒子の吸着特性向上のメカニズム解明に取り組んできた。詳細は以下の通りである。
(1)ZIF-8コア-ZIF-67シェル,ZIF-67コア-ZIF-8シェル粒子の合成実験から得た,コアシェル粒子の精密合成には,高いコア粒子重量濃度が鍵であるという知見を基に,ELM-11コア-ELM-12シェル粒子の合成に成功した。ELM-11粒子とELM-12粒子の単なる物理的混合物の吸着等温線との差異を検討することで,得られた複合粒子のCO2吸着挙動がコアシェル構造ゆえの特異な挙動であることを明らかにした。
(2)ELM-11は,水蒸気への暴露後にCO2吸着量が減少することが報告されているが,ELM-11コア-ELM-12シェル粒子では水蒸気暴露後の吸着量減少が軽減されることを見出した。この機構を解明すべく,ELM-11コア-ELM-12シェル粒子,ELM-11粒子,ELM-12粒子の水分に対する安定性を評価したところ,吸着量減少の軽減は,シェルの形成によって吸着速度が低下し,水分吸着の際にELM-11内に形成されるCO2吸着能の低い副生成物の量が減少したことに起因することを示唆する結果を得た。本研究において,この仮説を実証するには至らなかったが,本仮説は,SPCの実用化に向けて大きな課題である水分による吸着能低下の解決の足掛かりとなるため,その波及効果は大きいと言える。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Flow Microreactor Synthesis of Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF)@ZIF Core-Shell Metal-Organic Framework Particles and Their Adsorption Properties2021

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 37 Issue: 13 Pages: 3858-3867

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c03378

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 多孔性配位錯体微粒子の球状集積構造の作製と吸着特性評価2020

    • Author(s)
      藤原 篤史,渡邉 哲,宮原 稔,Junwei Wang,Nicolas Vogel
    • Journal Title

      Colloid & Interface Communication

      Volume: 45

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Characterization of Core-Shell Metal-Organic Framework (ZIF-67@ZIF-8) Particles2019

    • Author(s)
      藤原篤史,渡邉 哲,宮原 稔
    • Journal Title

      Journal of the Society of Powder Technology, Japan

      Volume: 56 Issue: 4 Pages: 181-186

    • DOI

      10.4164/sptj.56.181

    • NAID

      130007633969

    • ISSN
      0386-6157, 1883-7239
    • Year and Date
      2019-04-10
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 多孔性配位錯体微粒子の球状集積構造の作製と吸着特性評価2020

    • Author(s)
      藤原 篤史,Wang Junwei,宮原 稔,Vogel Nicolas,渡邉 哲
    • Organizer
      化学工学会第85年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Flow microreactor synthesis of core-shell particles of soft porous crystals2019

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Satoshi Watanabe, and Minoru T. Miyahara
    • Organizer
      9th International Colloids Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-assembly of ZIF-8 particles into hierarchically micro-/mesoporous suprastructures using microfluidic device2019

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Junwei Wang, Minoru T. Miyahara, Nicolas Vogel, and Satoshi Watanabe
    • Organizer
      APCChE 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-assembly of ZIF-8 nanoparticles into hierarchically porous suprastructures using microfluidic device2019

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Junwei Wang, Minoru T. Miyahara, Nicolas Vogel, and Satoshi Watanabe
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and characterization of core-shell metal-organic framework particles2018

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Satoshi Watanabe and Minoru T. Miyahara
    • Organizer
      92nd ACS Colloid & Surface Science Symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unique Adsorption Behavior Induced by Interfaces in Core-shell Soft MOF Particles2018

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Satoshi Watanabe and Minoru T. Miyahara
    • Organizer
      ICCCI 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] On the Role of Interfaces in Gate Adsorption Properties of Core-shell Soft MOF Particles2018

    • Author(s)
      Atsushi Fujiwara, Satoshi Watanabe and Minoru T. Miyahara
    • Organizer
      PBAST-8
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] コアシェル型ソフト多孔性錯体の創製とその特異な吸着挙動の検討2018

    • Author(s)
      藤原 篤史,渡邉 哲,宮原 稔
    • Organizer
      粉体工学会春期研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] コアシェル型ソフト多孔性錯体の創製と界面特性を活用した吸着挙動制御の可能性2018

    • Author(s)
      藤原 篤史,渡邉 哲,宮原 稔
    • Organizer
      化学工学会第50回秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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