可動型のフレームワークを有する多孔性配位錯体の選択吸着機構の解明とモデル化

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26889079
• Research Institution: Research Institute of Innovative Technology for the Earth
• Principal Investigator: 沼口 遼平 公益財団法人地球環境産業技術研究機構, その他部局等, 研究員 (80740018)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: Metal-organic frameworks / 多孔性配位高分子 / free energy analysis / 吸着誘起構造転移 / gas separation

Outline of Annual Research Achievements

本年度は研究のための主要なツールの準備の完了と、多成分系シミュレーションの基礎データとなる、単成分ガスの吸着のシミュレーションおよび実験を行った。
シミュレーションに必要となる大型計算機の、仕様の吟味、購入および設置を行い、必要な環境を整えた。また、多成分系シミュレーションを行うのに必要な、多成分混合系での圧力-化学ポテンシャルの相関を得るため、バルク気相で混合ガスのビリアル計算および各成分についてWidomのテストパーティクル法による化学ポテンシャル計算が可能なNVT-MCプログラムを作成・実行した。また、多成分系シミュレーションの基礎データとなる単成分系でのシミュレーションを実施し、その自由エネルギー解析を行うことでゲート吸着が発現する事を確認した。
シミュレーション結果との比較を行う実験系として、可動型MOFの一種であるELM-11と窒素およびCO2ガスを選定し、単成分吸着試験を実施した。その結果、窒素は全く吸着せず、CO2ではゲート吸着を示すことを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

26年度は可動型の多孔性配位錯体への多成分ガスの吸着シミュレーションと、その実験的検討に一部着手の予定であった。
このうち実験については当初の予定通り、測定を実施できているが、シミュレーションについては、大型計算機の設置が26年12月までずれ込んだため、計画していたすべてのシミュレーションを実施するには至らなかった。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、計算環境は既に整っているため、昨年度の遅れを取り戻しつつ、シミュレーションを進めていく予定である。特に、モデリングの前段階となる多成分ガスの分離メカニズムの把握に向けて、早急に検討を進め、学会発表へとつなげていくことを予定している。