イオン液体を前駆体とした錯体ネットワークの合成とプロトン伝導体への展開
| Project/Area Number |
22K19064
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堀毛 悟史 京都大学, 理学研究科, 教授 (70552652)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 配位高分子 / イオン液体 / プロトン伝導 / 非晶質 / ドーピング |
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| Outline of Research at the Start |
燃料電池はクリーンエネルギーの獲得のためのコア技術の一つであるが、内部構造を構成する電解質（イオンを伝導する物質）の性能向上が求められる。本研究では金属と分子をつなぎ合わせた高次構造を設計し、その内部で高いイオン（プロトン）伝導を示す柔らかい新規電解質材料を作ることを目的とする。特にプロトン伝導度、安定性、膜の成形加工性を兼ね備えた材料を見出してゆく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではイオン液体を錯体化合物の合成の前駆体として捉え、配位高分子を合成するとともにプロトン伝導性の発現を目指した。前年度よりイオン液体として、カチオンとしてイミダゾリウム系とアンモニウム系、そしてアニオンとしてリン酸系を用い、遷移金属イオンとの反応を進めるとともに、プロトン伝導を用いた機能発現に注力した。Zn2+イオン、リン酸イオン、イミダゾールからなる配位高分子はイオン液体より合成され、高いプロトン伝導性と成形加工性を示す。結晶融解を165℃で示すことから、様々な分子を分解することなくドーピングすることができる。CO2還元触媒としてよく知られる鉄ポルフィリンを上記配位高分子の融液にドーピングし、ガラス化することによって複合ガラス性触媒を調整した。鉄ポルフィリンの触媒サイトの近傍に高いプロトン伝導場を配置することにより、良好なCO2還元触媒として機能し、特に高いCO2選択性を示すことを見出した。また同様のZn2+イオン、リン酸イオン、イミダゾールからなる配位高分子の融液を利用し、光照射に応答するプロトン伝導体の合成を試みた。紫外光の照射によってプロトンの授受が可能であるRu-bpy錯体をドーパントとして用い、ごく少量の当該錯体を配位高分子融液注に分散後、冷却によってガラス複合体を得た。成形加工された膜試料に対して紫外光を様々な出力でオン・オフしたところ、プロトン伝導が高速に変化する挙動を確認した。プロトン伝導度の変化度は従来の高分子系より大幅に高く、イオンスイッチ素子として耐久性高く働くことが示された。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
