2次元配位空間の制御

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18033008
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 加納 博文 千葉大学, 理学部, 助教授 (60334166)
• Keywords: 有機金属錯体 / 気体吸着 / 潜在細孔 / クラスレート / 協同効果 / ゲート吸着 / 2次元格子

Research Abstract

[Cu(bpy)_2(BF_4)_2]_nの対イオンをOTf^-にした[Cu(bpy)_2(OTf)_2]_nは、水-エタノール混合溶媒系から結晶を得ることができた。本物質は2次元グリッド構造を有し、LPC同様、これが積層して3次元構造を形成することが、X線粉末回折データをリートベルト解析することでわかった。[Cu(bpy)_2(OTf)_2]_nの気体吸着等温線測定の結果、特異的な等温線が得られ、3段階の吸着プロセス及び2段階の脱着プロセスに従うと考えられた。粉末XRDデータの解析から、P/P_0<0.2における吸着では、2次元グリッドの層間隔はほぼ一定で、層内の吸着サイトに窒素分子が収まり、その後の吸着は層間隔の拡張を伴うものであることが示唆された。[Cu(bpy)_2(OTf)_2]_nでは、対イオンがOTf^-であり、LPCのBF_4^-よりもかさ高いために層間隔が長く、初期状態からN_2分子が入り込むことができるために、低相対圧での吸着の立ち上がりが観察されたものと考られる。しかしながら、更なる吸着プロセスにおいてはLPC同様、層間隔の転移的な拡張に伴って、ほぼ垂直の吸着増加が観察されたと考えてよい。このように2D層間の相互作用を担っているピラー分子である対イオンの長さや構造を変えることで、吸着挙動を制御できることが示唆された。
さらにアセトニトリル溶媒を用いることで[Cu(bpy)_2(OTf)_2]_nの金属イオンをCu^<2+>からCo^<2+>に変化させ、結晶を得ることができた。この場合、77Kにおける窒素吸着等温線は[Cu(bpy)_2(OTf)_2]_nのものに似通っており、多段階吸着を示した。しかしながら、詳細な構造は決定できておらず、2次元配位空間を有するかどうかは明らかではない。今後構造解析を進め、2次元配位空間を有するかどうかを確認する予定である。その他に、{[Cu(H_2O)_4Cu(azpy)_2(OTs)_2(H_2O)_2]・2(OTs)・2H_2O・2EtOH}_nを得たが、2D結晶ではなく1D結晶であり、気体吸着量は多くなかった。しかし、有機蒸気に特異な吸着現象を示すことを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Effect of Nanoscale Curvature of Single-Walled Carbon Nanotubes on Adsorption of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (2007)
  • Author(s): S.Gotovac, H.Honda, Y.Hattori, K.Takahashi, H.Kanoh, K.Kaneko
  • Journal Title: Nano. Lett. 7(3) Pages: 583-587
• [Journal Article] Evaluation of an effective gas storage amount of latent nanoporous cu-based metal-organic framework. (2007)
  • Author(s): Noguchi, H., Kondo, A., Hattori, Y., Kajiro, H., Kanoh, H., Kaneko, K.
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C 111(1) Pages: 248-254
• [Journal Article] RBM band shift-evidenced dispersion mechanism of single-wall carbon nanotube bundles with NaDDBS. (2007)
  • Author(s): Utsumi, S., Kanamaru, M., Honda, H., Kanoh, H., Tanaka, H., Ohkubo, T., Sakai, H., Abe, M., Kaneko, K.
  • Journal Title: J. Colloid Interface Sci. 308(1) Pages: 276-284
• [Journal Article] Novel Expansion/Shrinkage Modulation of 2D Layered MOF Triggered by Clathrate Formation with CO_2 Molecules (2006)
  • Author(s): Atsushi Kondo, Hiroshi Noguchi, Shunsuke Ohnishi, Hiroshi Kajiro, Aya Tohdoh, Yoshiyuki Hattori, Wei-Chun Xu, Hideki Tanaka, Hirofumi Kanoh, Katsumi Kaneko
  • Journal Title: Nano Lett 6,(11) Pages: 2581-2584
• [Journal Article] Efficient H_2 Adsorption by Nanopores of High-Purity Double-Walled Carbon Nanotubes (2006)
  • Author(s): Miyamoto, J., Hattori, Y., Noguchi, D., Tanaka, H., Ohba, T., Utsumi, S., Kanoh, H., Kim, Y.A., Muramatsu, H., Hayashi, T., Endo, M., Kaneko, K.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 128(39) Pages: 12636-12637
• [Journal Article] Quantum Sieving Effect of Modified Activated Carbon Fibers on H_2 and D_2 Adsorption at 20 K (2006)
  • Author(s): Hattori, Y., Tanaka, H., Okino, F., Touhara, H., Nakahigashi, Y., Utsumi, S., Kanoh, H., Kaneko, K.
  • Journal Title: J. Phys. Chem. B. 110(20) Pages: 9764-9767
• [Journal Article] Effects of Gas Adsorption on the Electrical Conductivity of Single-Wall Carbon Nanohorns (2006)
  • Author(s): Urita, K., Seki, S., Utsumi, S., Noguchi, D., Kanoh, H., Tanaka, H., Hattori, Y., Ochiai, Y., Aoki, N., Yudasaka, M., Iijima, S., Kaneko, K.
  • Journal Title: Nano Lett. 6(7) Pages: 1325-1328
• [Journal Article] Direct, -hydroxylation of ketones catalyzed by organic-inorganic hybrid polymer (2006)
  • Author(s): Arai, T., Sato, T., Noguchi, H., Kanoh, H., Kaneko, K., Yanagisawa, A.
  • Journal Title: Chem. Lett. 35(10) Pages: 1094-1095
• [Journal Article] Coordination Symmetry-Dependent Structure Restoration Function of One-Dimensional MOFs by Molecular Respiration (2006)
  • Author(s): Atsushi Kondo, Hiroshi Noguchi, Hiroshi Kajiro, Lucia Carlucci, Pierluigi Mercandelli, Davide M. Proserpio, Hideki Tanaka, Katsumi Kaneko, Hirofumi Kanoh
  • Journal Title: J. Phys. Chem. B 110(51) Pages: 25565-25567
• [Journal Article] Examination of synthesis conditions for graphite-derived nanoporous carbon-silica composites (2006)
  • Author(s): Zheng-Ming Wang, Kazuyo Shishibori, Kumiko Hoshinoo, Hirofumi Kanoh, Takahiro Hirotsu
  • Journal Title: Carbon 44(10) Pages: 1884-1890
• [Journal Article] Phenanthrene Adsorption from Solution on Single Wall Carbon Nanotubes (2006)
  • Author(s): Gotovac, S., Hattori, Y., Noguchi, D., Miyamoto, J.-i., Kanamaru, M., Utsumi, S., Kanoh, H., Kaneko, K.
  • Journal Title: J. Phys. Chem. B 110(33) Pages: 16219-16224