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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

Research Project

Project/Area Number 16H02267
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

陰山 洋  京都大学, 工学研究科, 教授 (40302640)

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)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
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
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。

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)。

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。

  • Research Products

    (27 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 22 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Kent(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Kent
  • [Int'l Joint Research] Laue-Langevin(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      Laue-Langevin
  • [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
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1002/anie.201701212

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [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
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 7 Pages: 13809/1-8

    • DOI

      10.1038/ncomms13809

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] HfMnSb2: Metal Ordered NiAs-type Pnictide with a Conical Spin Order2016

    • Author(s)
      Taito Murakami, Takafumi Yamamoto, Cedric Tassel, Hiroshi Takatsu, Clemens Ritter, Yoshitami Ajiro, and Hiroshi Kageyama
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 55 Pages: 9877-9880

    • DOI

      10.1002/anie.201602066

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Creation and New Functions of Mixed-anion Compounds2017

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      A seminar hosted by Prof. Ryo Maezono
    • Place of Presentation
      Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST)
    • Year and Date
      2017-03-22
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 複合アニオン系合成の展望2017

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      第97回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Invited
  • [Presentation] Development of Functional Oxides and Mixed-Anion Compounds2017

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      第97回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Invited
  • [Presentation] Creation of Mixed Anion Systems with Novel Functions2017

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      Seminar
    • Place of Presentation
      Shanghai University, China
    • Year and Date
      2017-03-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Functional Mixed Anion Compounds - Magnetism, Catalysis and Environmental Remediation2017

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      MANA Internatinal Symposium 2017
    • Place of Presentation
      Tsukuba
    • Year and Date
      2017-03-01
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mixed Anion System: a New Playground for Chemists and Physicists2017

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      A seminar hosted by Prof. Nic Shannon
    • Place of Presentation
      Okinawa Institute of Science and Technolog (OIST)
    • Year and Date
      2017-02-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [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
  • [Presentation] Novel Functionalities Driven by Mixed Anion Coordination in Extended Solids2017

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      A seminar hosted by Prof. Tyrel Mcqueen
    • Place of Presentation
      Johns Hopkins University
    • Year and Date
      2017-01-26
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 複合アニオン化合物の科学2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      先端研究本部コロキウム講演
    • Place of Presentation
      パナソニック
    • Year and Date
      2016-12-16
    • Invited
  • [Presentation] 複合アニオン科学の紹介2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      第10回物性領域横断研究会(領域合同研究会)
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2016-12-09
    • Invited
  • [Presentation] Introduction of “Mixed Anion” Project2016

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      Solid-state Chemistry for Transition-metal Oxides and Mixed Anion Oxides: Exploring for New Mmaterials with Novel Functionalities
    • Place of Presentation
      Kyoto University
    • Year and Date
      2016-12-06
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [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
  • [Presentation] 複合アニオン化合物の科学2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      セミナー
    • Place of Presentation
      神奈川大学
    • Year and Date
      2016-10-18
    • Invited
  • [Presentation] 複合アニオン酸化物の合成と機能開拓2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      日本セラミックス協会 関西支部 第19回若手フォーラム
    • Place of Presentation
      関西セミナーハウス、京都
    • Year and Date
      2016-10-06
    • Invited
  • [Presentation] 物質の中の宇宙:サイエンスの魅力2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      出雲高等学校一年生への講演
    • Place of Presentation
      滋賀
    • Year and Date
      2016-10-03
    • Invited
  • [Presentation] 複合アニオン化合物の合成, 構造, 機能2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      物性談話会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2016-09-28
    • Invited
  • [Presentation] Anion Diffusion in Mixed-anionic Perovskite Systems2016

    • Author(s)
      Hiroshi Kageayma
    • Organizer
      Nonstoichiometric Compounds VI
    • Place of Presentation
      Santa Fe, USA
    • Year and Date
      2016-09-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 物質の中の宇宙2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      京都大学オープンキャンパス
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2016-08-10
    • Invited
  • [Presentation] 複合アニオン化合物の創製と新機能2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      パイ電子系物性科学の最前線
    • Place of Presentation
      東大物性研
    • Year and Date
      2016-08-09
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis, Reactivity and Properties of Transition-Metal Oxyhydrides and Oxynitrides2016

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      Gordon Conference on Solid State Chemistry
    • Place of Presentation
      New London, USA
    • Year and Date
      2016-07-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Functional mixed anion compounds for environmental challenges2016

    • Author(s)
      Hiroshi Kageyama
    • Organizer
      9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC9) and Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development 2016 (GFMAT2016)
    • Place of Presentation
      Toronto, Canada
    • Year and Date
      2016-06-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] アニオンの特性を活かした機能開発2016

    • Author(s)
      陰山 洋
    • Organizer
      第1回固体化学フォーラム研究会:固体物質・材料研究の現在と未来
    • Place of Presentation
      東大物性研
    • Year and Date
      2016-06-15
    • Invited

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-08-30  

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