2014 Fiscal Year Annual Research Report
明確な幾何的配置をもつ集積アセチレンの共同効果に基づく水素吸蔵材料の創成
| Project/Area Number |
24685026
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
久木 一朗 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90419466)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 超分子化学 / 結晶工学 / 多孔質材料 / ガス吸着 / 水素結合 / デヒドロアヌレン / ヘキサゴナルネットワーク / 集積アセチレン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、アセチレンを明確な幾何配置に固定した環状共役分子(DBA）を用いて、多孔性の配位ポリマーや非共有結合性超分子構造体を構築し、物理的および化学的な水素吸蔵が可能な材料の開発を目的とした。DBAを用いることにより、アセチレンの熱力学的安定性が大きく向上し、さらに幾何的に明確に配置された複数のアセチレン同士の共同効果によって、資源ガスの吸着量の向上が期待できる。
これまでに、ヘキサデヒドロトリベンゾ[12]アヌレン(T12)の環中心ポケットにおける種々のガス分子との親和性を計算化学的手法により評価するとともに、カルボキシル基、カルボキシフェニル基、およびイソフタリル基を周囲に3つ導入したC3対称性のT12誘導体と種々の金属種との錯形成によって5種類の配位ポリマーを合成した。単結晶Ｘ線構造解析の結果いずれも結晶内部に大きな空孔が存在し、その空孔はチャネルによって連結されているため、ガス吸蔵には適した構造であったが、空孔の活性化（空孔に内包された溶媒等の分子を抜く工程）によって構造が変化することがわかった。
そこでより安定な集積アセチレン構造体の構築を行うために、本年度は、T12に加え、さらに環を拡張したDBA類の周囲にカルボキシフェニル基を導入した誘導体を合成し、これらを水素結合によってネットワーク化し、多孔質構造体の構築を行った。その結果、三回対称性のDBAがカルボキシ基同士を水素結合によって連結され、2次元状に広がった多孔質ヘキサゴナルシートが形成された。このシートは相互貫入することなく積層し溶媒分子を空間に内包した低密度フレームを与えた。このフレームは、適切な条件下で活性化が可能であり、二酸化炭素等のガスに対する吸着能を示した。このようにカルボキシフェニル基の導入によって、配位金属を用いない軽量でかつ成型加工性に富んだDBAの多孔質構造体を構築することに成功した。
|
| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
|
