ヒドリド金属―有機構造体による水素貯蔵／二酸化炭素変換材料の創出
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21F21761
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堀毛 悟史 京都大学, 高等研究院, 准教授 (70552652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LOMBARDO LORIS 京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-07-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | ヒドリド / 金属－有機構造体 / 共有結合性構造体 / 二酸化炭素 / 多孔性 |
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| Outline of Research at the Start |
固体における水素アニオン（H-、ヒドリド）の集積化や反応性制御は、二酸化炭素の有用物質への変換（触媒）、あるいは水素ガスの貯蔵材料開発の点において重要である。本研究では金属－配位子の交互連結によって組み上がる「金属－有機構造体：MOF」をプラットフォームとし、構造内部におけるヒドリドの配置や反応性制御を目的とする。ヒドリド含有MOFの合理的設計を通し、新たなCO2変換やH2貯蔵材料を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
強い還元性を示すヒドリド（H-）を前駆体として用い、金属－有機構造体MOFや共有結合性構造体COFを始めとした固体材料を合成することを主たる目的とした。COF合成においては、ピペラジンにNaBH4、CO2を反応させて得られる1,4-ジアルデヒドを前駆体とし、メラミンと縮合反応を行うことで、高い結晶性を示すCOFの合成に成功した。得られたCOFはトリアジン骨格からなり、極めて高い耐水性、耐酸・塩基性、熱安定性を示す。この特性を利用し、多孔体としての評価によりBET表面積が1500 m2/gであることを示した。また親水性の特性を利用し、加湿雰囲気におけるプロトン伝導性を評価したところ、10^-2 S/cmを超えるプロトン伝導度を得ることができた。MOFにはない材料としての安定性と特性をもつCOFをヒドリドとCO2から簡便に合成できることを示した。一方、ヒドリドとCO2の反応性を制御することで、CO2貯蔵材料としての研究の可能性を検討した。アンモニアボラン（NH3BH3）はそのヒドリド還元特性によりCO2と反応することが知られているが、その反応は強い発熱反応であり、急激な高分子化を伴うことからその制御は難しかった。我々は導入するCO2の濃度や反応温度を調整することにより、ランダムな高分子化反応を抑制し、CO2分子がアンモニアボランに挿入された錯体として単離することに成功した。アンモニアボランの質量は約31であり、そこにCO2が挿入されるため、重量当りのCO2貯蔵という観点で高い性能を示す。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
