2014 Fiscal Year Annual Research Report
共役多孔性高分子による特異分子空間の創出と機能開拓
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24245030
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
江 東林 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授(兼任) (40302765)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 共役多孔性高分子 / 分子設計 / 合成 / 機能 / エネルギー貯蔵 / 有機触媒 / 不斉合成 / 触媒再利用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、共役多孔性高分子の骨格および細孔を設計して作り、『エネルギー貯蔵空間』を構築し、新しい蓄電システムの開拓を検討した。具体的には、共役多孔性高分子を用いて、共役骨格と多孔構造を精密に制御し、高電流密度での充放電を可能とする骨格構造を合成した。さらに、ポアサイズを制御することで、電気二重層の形成・解離過程の高速化を実現し、高電流密度下での充放電を可能とした。これらの構造を制御することで、高いエネルギー密度及び出力密度を同時に達成できるシステムの構築に成功した。この成果は共役多孔性高分子いう新しい材料で確信的なエネルギー貯蔵システムの構築が可能であることを実証した。
さらに、三次元高分子骨格に有機触媒ユニットを組み込み、多孔性を保ったまま新しい『有機触媒反応空間』を合成し、高効率、高選択性、水中で触媒として機能することを見出した。具体的に、有機触媒ユニットを有するモノマーを合成し、重合反応により有機触媒ユニットからなる種々の多孔性高分子を合成した。特に、有機触媒サイトの密度をコントロールすることで有機触媒の空間を制御して作ることに成功した。詳しい検討から、不斉反応を効率的に触媒し、水中でも高いee収率で機能する優れた有機触媒であることを見出した。多孔性有機触媒は不溶で、濾過するだけで反応溶液から簡単に分離することができた。そのため、多孔性高分子触媒は、何度も触媒として利用することができ、再利用が可能な多孔性有機触媒であることを見出だした。本研究を通じて、高価な有機触媒の再利用という難題に新しいアプローチを提供するものであり、触媒の応用の観点からも極めて意義の大きな成果が得られた。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Electrochemically Active, Crystalline, Mesoporous Covalent Organic Frameworks on Carbon Nanotubes for Synergistic Lithium Battery Energy Storage2015
Author(s)
Fei Xu, Shangbin Jin, Hui Zhong, Dingcai Wu, Xiaoqing Yang, Xiong Chen, Hao Wei, Ruowen Fu, Donglin Jiang
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 1
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Locking Covalent Organic Frameworks with Hydrogen Bonds: General and Remarkable Effects on Crystalline Structure, Physical Properties, and Photochemical Activities2015
Author(s)
Xiong Chen, Matthew Addicoat, Enquan Jin, Lipeng Zhai, Hong Xu, Ning Huang, Zhaoqi Guo, Lili Liu, Stephan Irle, Donglin Jiang
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 137
Pages: 3241-3247
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] π-Conjugated Microporous Polymer Films: Designed Synthesis, Conducting Properties and Photoenergy Conversions2015
Author(s)
Cheng Gu, Ning Huang, Youchun Chen, Leiqiang Qin, Hong Xu, Shitong Zhang, Fenghong Li, Yuguang Ma, Donglin Jiang
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Journal Title
Angew. Chem., Int. Ed.
Volume: 54
Pages: 13594-13598
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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