2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synergetic Structural Transition Phenomena in Metal-Organic Framework with Hybrid Crystal Structures
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17H03443
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
渡邉 哲 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80402957)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮原 稔 京都大学, 工学研究科, 教授 (60200200)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コアシェル粒子 / マイクロリアクタ / MOFs / ZIFs / ゲート吸着 / 複合化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，多孔性の配位錯体微粒子が示す構造転移に起因する特異な吸着挙動を制御し，所望の条件での構造転移を示す材料設計指針の確立を目的とする。錯体微粒子の化学組成を試行錯誤的に変化させる従来の試みとは全く異なり，本研究のアプローチでは，粒子径・形状の制御および結晶複合化による相乗的な構造転移制御，そして，それによる吸着特性制御を目指す。本年度は，Soft MOFのコアシェル型粒子合成に向けて，昨年度から引き続きZeolitic Imidazolate Framework (ZIF)を対象の Soft MOFとして検討を行った。具体的には，コア粒子に亜鉛イオンと2-methylimidazole (2-MIM)から構成されるZIF-8を，シェル部にコバルトイオンと2-MIMからなるZIF-67を用いたZIF-8@ZIF-67コアシェル粒子の合成を行い，複合化が吸着挙動に与える影響について検討した。さらに，コア部とシェル部を逆にしたZIF-67@ZIF-8粒子の合成にも取り組んだ。これら2つの複合粒子の合成を発展させることで，複層型のコアシェル粒子の合成に成功した。具体的な内容は以下のとおりである。
A. ZIF-8@ZIF-67粒子の吸着挙動は，ゲート吸着の最初のステップはZIF-67単体のものと一致した。これは，コアであるZIF-8が単体の場合，構造転移するべき圧力で転移せずに，ZIF-67部が転移するのと同時に構造転移したことを示唆している。すなわち，界面を通じた協調的な構造転移挙動が発現したと考えられる。
B. ZIF-67@ZIF-8粒子では，協調的な構造転移挙動は確認されなかった。これはシェル形成過程において，ZIF-8の反応が速いことで，界面で欠陥が多く生じたためと考えられる。
C. 複層型粒子は，２層型よりも緩慢な転移挙動を示した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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