2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Mechanism of Guest-Induced Superionic Conduction of Magnesium Ion in Metal-Organic Frameworks
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21K05089
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
貞清 正彰 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 准教授 (40635885)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | イオン伝導 / マグネシウムイオン / 配位高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、マグネシウムイオン含有配位高分子におけるゲスト誘起超イオン伝導現象について、その発現機構を解明することを目指している。ゲスト誘起超イオン伝導の発現機構について、現在仮説として「細孔内のマグネシウムイオンがゲスト分子と錯体を形成することにより、配位高分子の骨格とマグネシウムイオンとの静電相互作用が抑えられ、マグネシウムイオンの移動度が向上する」と申請者らは提唱しており、本研究では、この仮説が正しいことを検証し、更なる高イオン伝導性を示す化合物を合成するため、ゲスト誘起イオン伝導性におけるゲスト分子のサイズ依存性およびホスト骨格の細孔サイズ依存性を明らかにすることを目的としている。本研究にて、様々な配位高分子を母骨格として用いることにより、イオン伝導経路の形状と細孔径を変更した新たなマグネシウムイオン伝導性配位高分子の合成・同定を行うとともに、それらのゲスト分子存在下でのイオン伝導特性の評価を行ったところ、細孔の次元性と細孔サイズがともにこれまでの試料よりも大きな母骨格を用いた場合、イオン伝導度が劇的に向上することがわかり、構造とイオン伝導性に明確な相関があることを明らかとした。また、得られた化合物それぞれについて様々な分子サイズを持つゲスト分子の蒸気下でイオン伝導度を評価したところ、イオン伝導度は概ねゲスト分子のサイズに依存することを明らかとした。これらの結果から、提唱していた仮説が支持されることがわかった。
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