2016 Fiscal Year Annual Research Report
層状無機化合物における金属の選択的インターカレーションの化学
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16H02267
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
陰山 洋 京都大学, 工学研究科, 教授 (40302640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 隆文 京都大学, 工学研究科, 助教 (80650639)
伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023)
小口 多美夫 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90253054)
松井 敏明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90378802)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 機能材料 / 層状化合物 / 複合アニオン / インターカレーション / 配位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無機層状化合物は、様々なイオン、分子の脱挿入が可能なことから莫大な研究があるが、層状構造ゆえ元素選択性に乏しかった。代表者らは最近、層状テルル化物Ti2PTe2においてCdなど四面体配位を好む金属のみが「選択的」、かつ「低温」、「固相」で挿入されるという新奇現象を発見した。本研究では、実験と理論の両面からこの特異な挿入反応の起源・機構を解明するとともに、組成、構造、キャリア数などにより選択性の向上と制御を試みる。これにより層状化合物の選択的インターカレーション化学の基礎学理を構築し、将来の新しい元素分離へと繋がる基盤技術を創出する。
本年度はTiサイトをZrに置換したZr2PTe2について同様の実験を行なったところTi2PTe2とほぼ同様の傾向、すなわち、Zn, Cu, Cdのみが選択的な金属吸収されることが明らかになった。Ti2PTe2では、Fe, Mnが非常に過酷な条件下では若干反応することがわかっていたが、Zr2PTe2ではそのような反応は起こらなかった。この結果より、異常なインターかレーション現象は同構造をもつ物質に一般的になりたつことが明らかになった。また、Zr, Tiでは反応温度が大きく異なることも明らかになった。この性質は適当な物質を選ぶことによって、吸収したい（させたくない）金属を選別できることを意味しており、実際の応用にとっては重要な知見である。これらの性質の鍵になるのはTi, ZrがP３個、Te３個によって配位されているということ（複合アニオン配位）ではないかと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述したように当初予定した研究は概ね順調に進んでいる（論文は、平成２８年１１月にNature Communicationsに採択された）。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は、新しいインターグロース構造（ポリタイプ）を合成を試みてみた。具体的には、-[Te-Ti-P-Ti-P-Ti-Te]-が積層したTi3P2Te2、-[Te-Ti-P-Ti-Te-Ti-P-Ti-Te]-が積層したTi4P2Te3、-[Te-Ti-Te]-と-[Te-Ti-P-Ti-Te]-が交互積層したTi3PTe4など様々なポリタイプやそのアニオン・カチオン置換体の合成を試みたが、まだ成功していない。本年度も引き続き新物質の合成を試みると同時に、P, Te系にこだわらず、類似層状構造についても新物質探索をすすめる予定である。
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[Journal Article] A Stable, Soluble, and Crystalline Supramolecular System with a Triplet Ground State2017
Author(s)
Tsukasa Futagoishi, Tomoko Aharen, Tatsuhisa Kato, Azusa Kato, Toshiyuki Ihara, Tomofumi Tada, Michihisa Murata, Atsushi Wakamiya, Hiroshi Kageyama, Yoshihiko Kanemitsu, and Yasujiro Murata
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Selective and Low Temperature Transition Metal Intercalation in the Layered Tellurides2016
Author(s)
Takeshi Yajima, Masaki Koshiko, Yaoqing Zhang, Tamio Oguchi, Wen Yu, Daichi Kato, Yoji Kobayashi, Yuki Orikasa, Takafumi Yamamoto, Yoshiharu Uchimoto, Mark A. Green, and Hiroshi Kageyama
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Journal Title
Nat. Commun.
Volume: 7
Pages: 13809/1-8
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Novel Functions in Mixed Anion Compounds2017
Author(s)
Hiroshi Kageyama
Organizer
Special Session of “Mixed Anion compounds”, The 18th International Symposium on Eco-materials Processing and Design (ISEPD 2017)
Place of Presentation
Okinawa
Year and Date
2017-02-18
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Mixed Anion Chemistry2016
Author(s)
Hiroshi Kageyama
Organizer
International Symposium on Solid State Chemistry
Place of Presentation
Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, India
Year and Date
2016-12-03
Int'l Joint Research / Invited
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