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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Hetero-interfacial synthesis of porous molecular nanosheets towards separation membrane

Research Project

Project/Area Number 20H02551
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

牧浦 理恵  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30457436)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 幸塚 広光  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (80178219)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsナノシート / ナノ材料 / 表面・界面 / 多孔性配位高分子 / metal-organic framework / MOF / 金属錯体
Outline of Annual Research Achievements

高選択性・高透過性を併せ持つ分離膜の開発は、物質の分離・精製操作が必須とされる環境、エネルギー、化学工業において強く望まれている。本研究においては、究極の分離性能実現のための理想的な膜、すなわち規則ナノ細孔を有する極薄ナノシートを開発する。そのために、液相界面における特異反応場を利用して結晶性ナノシートの作製に成功してきた申請者の実績にもとづき、気相と液相(気液)などの異種相における界面反応により、構造設計性に富む有機分子をボトムアップ式に二次元に連結させ、狙いのナノ細孔構造を有する分子ナノシートを創出する。
当該年度は、以下を実施した。
【1.界面法における溶媒種がナノシート形態に与える影響】ナノシートの合成に用いる溶媒の種類を変えると、得られるナノシートの結合状態、結晶構造、細孔の大きさに変化はないが、ナノシートの均一性が異なることがわかった。沸点の高い溶媒を用いると、均一性が向上する傾向が見られた。
【2.界面法における溶液濃度がナノシート形態に与える影響】ナノシートの合成に用いる溶液の濃度を変えると、得られるナノシートの結晶構造、細孔の大きさに変化はないが、ナノシートの膜厚が異なることがわかった。溶液濃度が高いほど、膜厚が厚くなる傾向が見られた。
【3.ゲル濃度がナノシートの形態に与える影響】気体とゲルの界面を用いたナノシートの作製を行った。ゲルの濃度が高いほど、ナノシートの連続性は向上する傾向が見られた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

分離膜に適したナノシート合成に向け、計画通りナノシート形成状態に影響を与える条件因子の抽出が進み、順調に研究が進展している。

Strategy for Future Research Activity

今後は、気水界面、気ゲル界面の両方に関して、さらに系統的に溶液濃度、粘度、温度、pH、分子展開量、分子展開後の待ち時間などの条件因子を変化させ、これらがナノシートの形成状態、特に厚さ、面積、結晶化度に与える影響に関して詳細に調査する。
応用展開に向け、得られたナノシートに関して、有効な細孔径の把握及耐熱性、耐水性の評価を行った上で、ガス分離能を評価する。

  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Influence of the Solvent on the Assembly of Ni3(hexaiminotriphenylene)2 Metal?Organic Framework Nanosheets at the Air/Liquid Interface2023

    • Author(s)
      Ohata Takashi、Tachimoto Kazuaki、Takeno Kanokwan Jumtee、Nomoto Akihiro、Watanabe Takeshi、Hirosawa Ichiro、Makiura Rie
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 96 Pages: 274~282

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220283

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ambipolar Nickel Dithiolene Complex Semiconductors: From One- to Two-Dimensional Electronic Structures Based upon Alkoxy Chain Lengths2022

    • Author(s)
      Ito Masatoshi、Fujino Tomoko、Zhang Lei、Yokomori So、Higashino Toshiki、Makiura Rie、Takeno Kanokwan Jumtee、Ozaki Taisuke、Mori Hatsumi
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 145 Pages: 2127~2134

    • DOI

      10.1021/jacs.2c08015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 気水界面を利用した多孔性フレームワーク結晶MOF/HOFナノシートの合成・解析・応用2022

    • Author(s)
      牧浦 理恵
    • Journal Title

      ゼオライト

      Volume: 39 Pages: 96~111

    • DOI

      10.20731/zeoraito.39.3.96

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Creation of metal?organic framework nanosheets by the Langmuir-Blodgett technique2022

    • Author(s)
      Makiura Rie
    • Journal Title

      Coordination Chemistry Reviews

      Volume: 469 Pages: 214650~214650

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214650

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct causality between film formation and water-retaining effect of surfactant-based film-forming curing compound for concrete2021

    • Author(s)
      Ito Yoko、Sakai Yuya、Makiura Rie、Na Seunghyun、Toyota Taro
    • Journal Title

      Journal of Building Engineering

      Volume: 43 Pages: 102930~102930

    • DOI

      10.1016/j.jobe.2021.102930

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Uniaxially Oriented Electrically Conductive Metal-Organic Framework Nanosheets Assembled at Air/Liquid Interfaces2021

    • Author(s)
      Ohata Takashi、Nomoto Akihiro、Watanabe Takeshi、Hirosawa Ichiro、Makita Tatsuyuki、Takeya Jun、Makiura Rie
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 13 Pages: 54570~54578

    • DOI

      10.1021/acsami.1c16180

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 気水界面を利用した多孔性分子ナノシートの創製2022

    • Author(s)
      牧浦理恵
    • Organizer
      第40回関西界面科学セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 気体/ゲル界面を用いた metal-organic framework ナノシートの合成:ゲルの粘度がナノシー ト形成に与える影響2022

    • Author(s)
      松村 菜沙, 牧浦 理恵
    • Organizer
      錯体化学第72回討論会
  • [Presentation] 気体/ゲル界面を用いたmetal-organic frameworkナノシートの合成:ゲルの粘度がナノシートに与える影響2022

    • Author(s)
      松村 菜沙, 牧浦 理恵
    • Organizer
      日本化学会秋季事業 第12回 CSJ化学フェスタ2022
  • [Presentation] トリフェニレン誘導体から成る多孔性配位高分子ナノシート結晶の気液界面合成:合成条件とナノシート形態の関連性2022

    • Author(s)
      田知本 和顕、大畑 考司、武野 カノクワン、牧浦 理恵
    • Organizer
      日本化学会第103回春季年会
  • [Presentation] 気水界面を利用した分子ナノシート結晶の創製2021

    • Author(s)
      牧浦理恵
    • Organizer
      錯体化学若手の会 第10回ウェブ勉強会
    • Invited
  • [Presentation] 導電性配位高分子ナノシートの気液界面合成 -配向・モルフォロジーに影響を及ぼす条件因子-2021

    • Author(s)
      大畑 考司、野元 昭宏、渡辺 剛、廣沢 一郎、牧田 龍幸、竹谷 純一、牧浦 理恵
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] Air/liquid interfacial synthesis of metal-organic framework nanosheets with electrical conductivity -Investigating influences of fabricating condition factors on sheet morphologies-2021

    • Author(s)
      Takashi Ohata, Akihiro Nomoto, Takeshi Watanabe, Ichiro Hirosawa, Tatsuyuki Makita, Jun Takeya and Rie Makiura
    • Organizer
      錯体化学会第71回討論会
  • [Presentation] Liquid phase interfacial assemblies of porous nanosheets with controlled orientation and thickness2021

    • Author(s)
      Rie Makiura
    • Organizer
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2020)
  • [Presentation] Air/liquid interfacial synthesis of oriented electrically conductive metal-organic framework nanosheets2021

    • Author(s)
      Takashi Ohata and Rie Makiur
    • Organizer
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2020)
  • [Remarks] 研究室HP

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/eng/hybrid-nanomater/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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