2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Separation/Conversion Membranes Realized by Three-Dimensional Assembly of Cage-Core Star Polymers
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16K17959
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
細野 暢彦 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (00612160)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高分子材料 / メンブレン / 錯体化学 / 多孔性材料 / ガス分離膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、中空コアを有する新規星型高分子錯体「高分子グラフトMOP」を生み出し、その大面積かつ三次元的配列により、物質透過・分離・変換を実現する高機能メンブレンの開発を目指すものである。
平成28年度の成果：MOP表面よりリビング重合を開始する新手法を開発し、MOPを中心として合計24本の高分子が分岐した高分子グラフトMOPの合成に成功した（Divergent法と名付けた）。さらに別手法の開拓も進めた結果、MOPの自己組織化的形成反応を利用するという逆転のアプローチにより、全く同様の高分子グラフトMOPを非常に簡単に合成する手法を開発した（Convergent法と名付けた。後者の方法は、高分子と金属イオンを溶液中で混ぜるだけで、任意の構造の高分子グラフトMOPを構築できる点で、大量合成に非常に有用な手法である。Convergent法はグラフトさせる高分子を選ばないため、あらゆる高分子をMOP表面より分岐させることが可能となった。
平成29年度の成果：まずは二酸化炭素/窒素の分離性能をベンチマークとして評価するため、メンブレン作成に適した高分子を選出し、その高分子をグラフトさせた高分子グラフトMOPを上記手法により合成した。その物質からメンブレンを作成し、二酸化炭素/窒素の分離試験を行ったところ、高分子だけからなる参照用メンブレンと比較して、高分子グラフトMOPのメンブレンは10倍の二酸化炭素選択性を示した。さらに、本高分子グラフトMOPを他の既存ガス分離膜と混合することで、その分離性能を向上させることにも成功した。続けて変換機能についても検討するため、MOPコア内部への触媒担持を試みた。
本研究では、中空コアを有する星型高分子錯体「高分子グラフトMOP」を利用して、高機能のガス分離膜が合成可能であることを示し、物質変換機能についても触媒担持手法の可能性を探った。
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[Journal Article] Finely Controlled Stepwise Engineering of Pore Environments and Mechanistic Elucidation to a Water-Stable, Flexible 2D Porous Coordination Polymers2018
Author(s)
Haijun Wang, Haifei Cao, Jia-jia Zheng, Simon Mathew, Nobuhiko Hosono, Bihang Zhou, Hongliang Lyu, Shinpei Kusaka, Wanqin Jin, Susumu Kitagawa, Jingui Duan
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Journal Title
Chem. Eur. J.
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Reversible Switching Between Highly Porous and Non-Porous Phases of an Interpenetrated Diamondoid Coordination Network that Exhibits Gate-Opening at Methane Storage Pressures2018
Author(s)
Qing-Yuan Yang, Prem Lama, Susan Sen, Matteo Lusi, Kai-Jie Chen, Wen-Yang Gao, Mohana Shivanna, Tony Pham, Nobuhiko Hosono, Shinpei Kusaka, John J. Perry IV, Shengqian Ma, Brian Space, Leonard J. Barbour, Susumu Kitagawa, Michael J. Zaworotko
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Efficient CO2 Removal for Ultra-Pure CO Production by Two Hybrid Ultramicroporous Materials2018
Author(s)
Kai-Jie Chen, Qing-Yuan Yang, Susan Sen, David G. Madden, Amrit Kumar, Tony Pham, Katherine A. Forrest, Nobuhiko Hosono, Brian Space, Susumu Kitagawa, Michael J. Zaworotko
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 57
Pages: 3332-3336
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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