2016 Fiscal Year Research-status Report
精密電子密度解析による多孔性配位高分子の細孔内ポテンシャル観測
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16K04866
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
久保田 佳基 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50254371)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | X線回折 / Metal Organic Framework |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、SPring-8の高輝度放射光を利用したX線回折実験とMEM電子密度解析により、PCPの細孔内の静電ポテンシャルや電場勾配を実験的に明らかにすることを目的とする。そして、電子密度分布まで含めた精密な結晶構造と細孔内の静電ポテンシャル・電場勾配の可視化により、ガス分子吸着サイトや触媒反応の活性サイトについて考察し、選択的ガス吸着や触媒反応の機構を解明することを目標とする。
実験的に求めた電子密度から静電ポテンシャル解析を行うにあたり、始めに詳細な電子密度解析が行われている物質について解析を行った。対象はCPL-1（Coordination Polymer 1 with Pillared-Layer structure、Cu(II)-2,3-pyrazinedicarboxylate pyrazine）とCu-CHD (Cu(II) cyclohexane-dicarboxylate)と呼ばれるピラードレイヤー型PCPであり、細孔の大きさはほぼ同じである。CPL-1はゲスト分子を取り除いたdegas状態のMEM電子密度解析まで行われており、静電ポテンシャルが計算できた。しかし、Cu-CHDはdegas状態の回折データの解析を改めて行う必要があった。解析の途中経過から配位子の回転の自由度に関わるdisorderがあることが予想され、現在構造精密化を進めている段階である。
一方、SPring-8の粉末回折ビームラインでは、ガス吸着その場測定の時間変化を測定する新しいガス導入・X線回折データ測定システムの開発が進められている。施設スタッフとともにシステムの作製およびテスト測定を行っている。この装置が完成すれば、ガス圧力や時間の変化に対する精密な構造変化の解析が可能となり、PCPの構造物性研究の発展が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
今年度は、これまで実績のあるPCPの回折データを用いて静電ポテンシャル解析に着手したが、構造精密化の段階で困難が生じ、現在も進行中である。ターゲットとするPCPの選定とその試料の入手が順調に進んでおらず、当初の予定より遅れている。放射光回折の実験装置は改良がなされ整備されているので、PCP試料さえ得られれば、回折実験から静電ポテンシャル解析までスムーズに行うことができると考えている。
現在、Zn-JAST（Zn Jungle-gym-Analogue Structure、Zn(II) dabco 4,4’-bipyridine）と呼ばれるPCP試料を準備中であり、その回折実験を予定している。また、多孔性材料の種類によって細孔内の静電ポテンシャルがどのように異なるのか、逆にPCPの細孔の特徴を知るという観点で調査するために、MFIゼオライトの回折データの解析も平行して行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ターゲットとするPCPの調査、選定を至急進め、放射光回折実験を行う予定である。例えば、Fe(pz)[Pd(CN)4]を始めとするホフマン型PCPは遷移金属元素を変えた物質が多数存在する。金属カチオンの違いにより、細孔内の静電ポテンシャルがどのように異なるのか、それによってガス吸着特性がどのように影響を受けるのか考察できるように進めていきたいと考えている。
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Research Products
(2 results)
