2022 Fiscal Year Annual Research Report
Continuous carrier control of redox MOFs by electrochemical doping
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19H02729
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高石 慎也 東北大学, 理学研究科, 准教授 (10396418)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多孔性配位高分子 / 酸化還元 / リチウムイオン電池 / ダブルデッカー / 熱電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レドックス活性を有する多孔性配位高分子の開発を行い、リチウムイオン電池の大容量カソード材料の開発を行った。
これまで、２電子レドックス分子である2,5-ジヒドロキシベンゾキノンを用いたMOFsであるFe(dhbq)(H2O)2の合成に成功し、本MOFが脱水により多孔性を獲得するとともに、電気伝導度が約1万倍向上することを明らかにした。また本MOFをリチウムイオン電池のカソードとして用いることで、270mAh/gという大きい放電容量を得た。また、Fe3+とdhbq配位子からなる新規MOFであるFe2(dhbq)3の開発に成功し、本錯体が多孔性と高い電気伝導性を有することを見出すとともに、本錯体がリチウムイオン電池の正極として、300mAh/gという極めて大きい放電容量を有することを明らかにした。
また、フタロシアニンがセリウムイオンをサンドイッチしたダブルデッカー型錯体Ce(Pc)2において部分酸化による一次元MOFを合成することに成功し、本錯体が金属伝導性を示すことを明らかにした。ダブルデッカー型錯体において金属伝導性を示した初の例である。また、本錯体は電気化学的に還元することで中性体も単離することが出来、中性体は一部のセリウムイオンが3+に還元されていることを明らかにした。すなわち、フタロシアニンのπ軌道とセリウムイオンのｆ軌道が拮抗した新規f-π電子系であることを明らかにした。また、本錯体において、別の希土類イオンを用いた場合は伝導キャリアが電子であるのに対し、セリウムイオンの場合は伝導キャリアが正孔であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(21 results)
