2020 Fiscal Year Research-status Report
Self-Assembly of Soft MOF Particles into Hierarchical Porous Structures
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18KK0411
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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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| Project Period (FY) |
2019 – 2021
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| Keywords | Soft MOF / コアシェル粒子 / ゲート吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
柔軟性多孔性配位錯体(Soft Metal-Organic Framework; Soft MOF)と呼ばれる多孔性材料は，その構造柔軟性がもたらす構造転移に起因する特異な吸着挙動を示 すことから注目を集めている。しかし，吸着材としての実用化に向けては，その特異な吸着特性を損なわない成形手法の確立が求められる。本国際共同研究で は，Soft MOF粒子を構成要素とした集合体の形成と，その集合体をメソポーラスシリカで被覆する複合化プロセスの構築に取り組む。従来の成形プロセスでは実現不可能な，Soft MOFの特異な吸着機能と高い機械的強度を兼ね備えた吸着材の創製が本国際共同研究の目的である。本年度は，Soft MOFの１種であるELM-12をコアとし，シリカで被覆した複合粒子の合成に取り組んだ。これは，ELM粒子と物体との接触を防ぎ，粉末時と遜色ない吸着特性を示す集合体構造を実現しうるELMコア-シリカシェル粒子の作製が主眼である。実験では，まずELM-12を合成し，それを水・エタノール混合溶媒に分散させ，そこに界面活性剤を加えたのち，テトラエトキシシランを添加することでコアシェル粒子形成を行った。構造の評価は，XRDとSEM-EDX解析により実施した。ここで本質的な問題として，ELM-12粒子が溶媒中で不安定であり，すぐに溶出してしまうという特性がある。しかし，溶媒，界面活性剤，pH条件を調節することで，ELM-12粒子の溶解や化学変化を抑制し，部分的ではあるが溶媒中で不安定なELM-12粒子表面のシリカ被覆に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナ感染拡大の影響により渡航を実施することができなかったが，渡航先で実施を計画していた実験的検討は昨年度の取り組みで一定の成果を得ることができており，今年度は，国内で実施を計画していた内容を優先的に検討したため，総合的に見て，進捗は概ね順調と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成したSoft MOF粒子の集合体形成手法の検討と構造制御および吸着挙動の検討を進める。渡航が可能になれば，スプレードライ法を用いた検討を実施する。並行して国内での検討として，膜乳化法を用いた集合体形成を検討する。スプレードライ法は気相法，膜乳化は液相法であり，対象とするSoft MOFの特性に応じて使い分けが可能な相補的な組み合わせであり，両者について検討することで，包括的な集合体形成手法の確立を目指す。
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