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2017 Fiscal Year Annual Research Report

ソフト多孔性結晶が示す分子認識機構の解明と同位体分離技術への応用展開

Research Project

Project/Area Number 15J05846
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

平出 翔太郎  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Keywordsmetal-organic framework / gate adsorption / structural analysis / molecular simulation
Outline of Annual Research Achievements

1. ゲート吸着挙動に伴う吸着熱の自己抑制能 昨年度の研究で発見した自己熱抑制能が,吸着性能に与える影響を具体的にすべく,実際のCO2/CH4分離工程に着目した検討を行った。ELM-11について評価したところ,断熱条件において,現在最も有望視されている材料(HKUST-1)を大きく上回る分離能を発現することがわかった。さらに,SPCを用いた分離システムの設計を行い,従来プロセスを凌駕する性能を有することを明らかにした。
2. Ca錯体の水同位体認識 昨年度の研究において,Ca錯体の真空時,H2O吸着時,およびD2O吸着時におけるXRDパターンに差異があることが明らかになり,Le Bail解析によって格子定数を算出したところ,水吸着によって結晶構造が収縮し,かつその収縮度合いが水同位体間で異なることがわかった。そこで,path integral法を用いたMDシミュレーションを行ったところ,実測結果を定性的に再現することに成功した。
3. 構造変形の履歴現象の解析 昨年度の研究において,レイヤー積層型構造を有するSPCの構造変形に履歴が伴うことが明らかとなった。具体的には,合成直後(assyn)の構造を真空加熱処理して得られる構造(degas1)に対し,N2分子を吸脱着させて得られる脱ガス構造がdegas1とは異なる(degas2)というものである。本年度の研究の結果,degas2に対し再度N2を吸脱着させた場合はdegas2に戻るが,degas2に水を吸着させた場合はassynとなって,脱水工程を経て再びdegas1が得られることがわかった。また,各状態について結晶構造解析を行ったところ,degas2やN2吸着構造は類似の積層状態であるのに対し,assynおよびdegas1はそれぞれdegas2とは異なった積層状態にあることが明らかとなった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Intrinsic Thermal Management Capabilities of Flexible Metal-Organic Frameworks for Carbon Dioxide Separation and Capture2017

    • Author(s)
      Hiraide Shotaro、Tanaka Hideki、Ishikawa Narutomo、Miyahara Minoru T.
    • Journal Title

      ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES

      Volume: 9 Pages: 41066~41077

    • DOI

      10.1021/acsami.7b13771

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Theoretical study of intrinsic thermal management capabilities for CO2 capture with metal-organic framework2017

    • Author(s)
      Shotaro Hiraide, Narutomo Ishikawa, Hideki Tanaka, Minoru T. Miyahara
    • Organizer
      11th International Symposium on the Characterization of Porous Solids
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線構造解析に立脚した多孔性配位錯体が示すゲート吸着挙動の解明2017

    • Author(s)
      平出翔太郎
    • Organizer
      材料科学システム工学討論会2017
  • [Presentation] ソフト多孔性錯体が示す吸着熱の自己抑制能の計算科学的検討2017

    • Author(s)
      平出翔太郎、田中秀樹、宮原稔
    • Organizer
      第68回 コロイドおよび界面化学討論会
  • [Presentation] CO2吸着分離への応用に向けた多孔性配位錯体が示す自己熱補償機構のモデル化2017

    • Author(s)
      平出翔太郎、田中秀樹、宮原稔
    • Organizer
      化学工学会第49回秋季大会
  • [Presentation] ソフト多孔性錯体が示す自己熱補償能の解析とCO2吸着分離への応用可能性の検討2017

    • Author(s)
      平出翔太郎、田中秀樹、宮原稔
    • Organizer
      第31回 日本吸着学会研究発表会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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