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2011 Fiscal Year Annual Research Report

配位高分子錯体においてゲスト分子集団が示す協同現象の解明と機能性材料への展開

Research Project

Project/Area Number 21350012
Research InstitutionToyo University

Principal Investigator

上田 貴洋  東洋大学, 理工学部, 教授 (70294155)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川路 均  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10214644)
石丸 臣一  東京電機大学, 工学部, 教授 (10251034)
宮久保 圭祐  大阪大学, 総合学術博物館, 准教授 (70263340)
Keywords表面・界面物性 / 複合材料・物性 / 固体物性 / ナノ材料 / 吸着
Research Abstract

主にベンゼン以外の種々の分子吸蔵体の相転移機構について,熱力学的見地から検討を行なった.ベンゼン類似体およびクロロメタン類について,DSC測定により熱物性の吸着量依存性を調べたところ,2つの相転移を示すものが多く見られた.これらの相転移のうち,高温側の相転移は吸蔵量に依存することから,その発現には主としてゲスト分子間の相互作用が支配していると考えられる.一方,低温側の転移温度は,吸蔵量による依存性が小さく,分子吸蔵をすることでホスト格子自体が何らかの変化を起こしている可能性も考えられた.しかしながら,これらの相転移機構については不明な点が多いため,今後断熱型熱量計による精密な測定による現象の解明が必要である.
また、分子動力学計算により,細孔内に吸着したベンゼン分子の二体相関関数について検討するとともに,拡散挙動の吸着量依存性についても検証を行った.その結果,拡散係数はアレニウス型の温度依存性を示すが、いずれの吸着量においても10-10 m2s-1付近に変曲点が存在し、2種類の異なる活性化過程が存在することが明らかとなった。各過程における活性化エネルギーの差はほぼ2-3kJmol-1であり,ベンゼン分子のinter-cavity diffusionとintra-cavity diffusionとのエネルギー障壁に相当することが明らかとなった.つまり,この障壁を乗り越えるのに必要な温度において,相転移が発現すると考えられる.今後,ゲスト分子に由来する協同現象のUniversalityを検証すべく,IRMOF-1以外の結晶性多孔質配位高分子錯体においても相転移現象の有無を調べる必要がある.
IRMOF-1は水に弱いという欠点があり,簡易なインピーダンス測定が困難であったため,水に強い配位錯体高分子であるAl(OH)(OOCC6H4COO)(以降MIL-53)をホストとして用い,リチウム塩水溶液に含浸することでリチウムイオンを含むイオン対の細孔への導入を試みた.しかしながらリチウム塩の有為な吸着は見られず,伝導率も極めて低いままであった.本研究課題において,結晶性多孔質配位高分子錯体への金属イオンの導入が可能であることが明らかとなったので,今後,他のホスト物質に対して,電解質の導入とそれによるイオン電導度の発現の可能性について,展開していく必要性が示唆された.

  • Research Products

    (8 results)

All 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] 1H NMR study of Molecular Motion of Benzene and n-Decane Confined in the Nanocavities of Metal-Organic Frameworks2012

    • Author(s)
      T.Ueda, K.Kurokawa, Y.Kawamura, K.Miyakubo, T.Eguchi
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.C

      Volume: 116 Pages: 1012-1019

    • DOI

      10.1021/jp209746n

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] スリット状ナノ空間における凝縮相の特異な融解現象2011

    • Author(s)
      上田貴洋
    • Journal Title

      C&I Commun.

      Volume: 36 Pages: 30-32

  • [Journal Article] NMRでみるナノ制約分子のダイナミクス2011

    • Author(s)
      上田貴洋
    • Journal Title

      表面

      Volume: 49 Pages: 23-32

  • [Presentation] 配位高分子亜鉛錯体に吸蔵されたベンゼン分子集団の局所構造とその吸着量依存性-分子動力学法による検討-2011

    • Author(s)
      上田貴洋, 高倉康平, 宮久保圭祐, 江口太郎, MARTIN Bodo, COMBA Peter
    • Organizer
      第25回日本吸着学会研究発表会
    • Place of Presentation
      沖縄産業支援センター(沖縄県那覇市)
    • Year and Date
      2011-11-11
  • [Presentation] 分子動力学法による配位高分子亜鉛錯体IRMOF-1に吸着されたベンゼン分子集団の相転移挙動と局所構造2011

    • Author(s)
      上田貴洋, 高倉康平, 宮久保圭祐, 江口太郎, MARTIN, Bodo, COMBA Peter
    • Organizer
      第5回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2011-09-21
  • [Presentation] 配位高分子亜鉛錯体に吸着されたゲスト分子集団の相転移挙動と動的構造2011

    • Author(s)
      上田貴洋, 河村好紀, 高倉康平, 宮久保圭祐, 江口太郎
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市)
    • Year and Date
      2011-09-07
  • [Presentation] 分子動力学法による亜鉛配位高分子錯体に吸着されたベンゼン分子集団の相転移挙動とダイナミクスに関する研究2011

    • Author(s)
      高倉康平, 上田貴洋, 宮久保圭祐, 江口太郎, MARTIN Bodo, COMBA Peter
    • Organizer
      日本化学会第5回関東支部大会
    • Place of Presentation
      東京農工大(東京都)
    • Year and Date
      2011-08-30
  • [Presentation] Thermal Studies of Some Molecular-Absorbed Microporous Compound Zn40(00CC6H4C00) 32011

    • Author(s)
      H.Kawaji, A.Tajimi, D.Hirano, T.Atake
    • Organizer
      Calorimetry conference
    • Place of Presentation
      ハワイ(米国)
    • Year and Date
      2011-06-14

URL: 

Published: 2013-06-26  

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