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2012 Fiscal Year Annual Research Report

金属酸化物クラスター配列制御による機能性イオン結晶の創製

Publicly Offered Research

Project AreaCoordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
Project/Area Number 24108709
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

内田 さやか  東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (10361510)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywordsナノ材料 / 複合材料・物性 / 自己組織化 / 触媒・化学プロセス
Outline of Annual Research Achievements

資源の少ない我が国において、エネルギーや物質の有効利用を可能にする環境調和型かつ高機能な材料の開発は、重要な課題の一つである。本研究では、金属の核数と距離が精密に規定された金属酸化物クラスターの配列制御による機能性固体(吸着分離、吸蔵、触媒、イオン伝導、磁性・電子材料)の構築を、サブナノ~ミクロンレベルで行うことを目的とした。当該領域「配位プログラミング」が目指す「機能階層的な超構造体を設計通り精密に組み上げる」、「分子機能を組織化して高効率出力するナノサイズ化学素子の開発」という目的と合致する。平成24年度は、無機ユニット(金属酸化物クラスターであるポリオキソメタレートアニオン)と有機ユニット(カチオン性金属錯体や有機アンモニウム)の協奏による機能発現に重点をおいて研究を進めた。今年度の成果として、(1)二酸化炭素とメタンの分離が可能な多孔性有機―無機複合化結晶、(2)結晶格子内にサイト欠陥を有し、欠陥部を利用した選択的な分子やイオンの吸着交換が可能な無機結晶、(3)構造柔軟な結晶格子を有し、結晶格子内で形状選択的に過酸化水素を酸化剤としたオレフィン類の酸化反応が進行する有機―無機複合化結晶、の創製に成功した。これらの成果は、無機ユニットが吸着・反応活性点として機能し、有機ユニットが吸着・反応に適切なナノ空間の構築に関わっており、目標として掲げた「無機-有機ユニットの協奏」に成功したといえる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、金属の核数と距離が精密に規定された金属酸化物クラスターの配列制御による機能性固体(吸着分離、吸蔵、触媒、イオン伝導、磁性・電子材料)の構築を、サブナノ~ミクロンレベルで行うことを目的としており、構造ブロックを精密に配列することで、高選択的な吸着分離機能(二酸化炭素/アセチレン、二酸化炭素/メタン、水/エタノール)や形状選択的な触媒機能(ピナコール転位、オレフィン酸化)を有するイオン結晶の構築に成功している。

Strategy for Future Research Activity

当該領域「配位プログラミング」が目指す「機能階層的な超構造体を設計通り精密に組み上げる」、「分子機能を組織化して高効率出力するナノサイズ化学素子の開発」という目的達成の一手段として、有機物(材料としてみた場合に耐熱性や耐酸化性が低下するため)の助けをなるべく借りない金属酸化物クラスターの配列制御による無機イオン結晶の創製、また、イオン結晶は一般に構造予測が困難であるため、種々のポストシンセシス法による構造の精密制御を行う予定である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2013 2012

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Cubic Cesium Hydrogen Silicododecatungstates with Anisotropic Morphology and Polyoxometalate Vacancies Exhibiting Selective Water Sorption and Cation-Exchange Properties2013

    • Author(s)
      Y. Ogasawara, S. Uchida, T. Maruichi, R. Ishikawa, N. Shibata, Y. Ikuhara, N. Mizuno
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 25 Pages: 905-911

    • DOI

      10.1021/cm3039448

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Structural Characterization of Inorganic-Organic-Inorganic Hybrids of Dipalladium-Substituted γ-Keggin Silicodecatungstate2013

    • Author(s)
      T. Hirano, K. Uehara, S. Uchida, M. Hibino, K. Kamata, N. Mizuno
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 52 Pages: 2662-2670

    • DOI

      10.1021/ic302703k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Selective Sorption and Separation of CO2 from a Gas Mixture of CO2 and CH4 at Room Temperature by a Zeolitic Organic-Inorganic Ionic Crystal and Investigation of the Interaction with CO22012

    • Author(s)
      R. Eguchi, S. Uchida, N. Mizuno
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 116 Pages: 16105-16110

    • DOI

      10.1021/jp305890s

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polyoxotungstate-Surfactant Layered Crystal toward Conductive Inorganic-Organic Hybrid2012

    • Author(s)
      T. Ito, N. Fujimoto, S. Uchida, J. Iijima, H. Naruke, N. Mizuno
    • Journal Title

      Crystals

      Volume: 2 Pages: 362-373

    • DOI

      10.3390/cryst2020362

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural and Dynamical Aspects of Alkylammonium Salts of a Silicodecatugstate as Heterogeneous Epoxidation Catalysts2012

    • Author(s)
      S. Uchida, K. Kamata, Y. Ogasawara, M. Fujita, N. Mizuno
    • Journal Title

      Dalton Tranactions

      Volume: 41 Pages: 9979-9983

    • DOI

      10.1039/c2dt30492a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 二酸化炭素を見分ける!―多孔性イオン結晶の構築と機能開発2012

    • Author(s)
      水野哲孝, 内田さやか
    • Journal Title

      化学

      Volume: 67(6) Pages: 64-65

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ポリオキソメタレートを基盤とした機能性イオン結晶の創製2013

    • Author(s)
      内田さやか
    • Organizer
      触媒学会埼玉地区講演会
    • Place of Presentation
      埼玉大学(埼玉県、さいたま市)
    • Year and Date
      2013-01-11 – 2013-01-11
    • Invited
  • [Presentation] 金属酸化物の配列制御による有機―無機複合化イオン結晶の創製2012

    • Author(s)
      内田さやか
    • Organizer
      新学術領域研究若手合同シンポジウム「配位プログラム」×「融合マテリアル」
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都、文京区)
    • Year and Date
      2012-12-20 – 2012-12-21
    • Invited
  • [Presentation] Creation of Functional Nanospace by Hierarchical Arrangement of Inorganic-Organic Units2012

    • Author(s)
      内田さやか
    • Organizer
      錯体化学会第62回討論会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県、富山市)
    • Year and Date
      2012-09-21 – 2012-09-23
    • Invited
  • [Presentation] シリコタングステートアルキルアンモニウム塩の構造・動的挙動と不均一系酸化触媒能2012

    • Author(s)
      内田さやか・鎌田慶吾・小笠原義之・藤田恵・水野哲孝
    • Organizer
      錯体化学会第62回討論会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県、富山市)
    • Year and Date
      2012-09-21 – 2012-09-23
  • [Presentation] Structural Flexibility in Organic-Inorganic Ionic Crystals: Effect on Sorption Properties2012

    • Author(s)
      Sayaka Uchida, Ryo Eguchi, Noritaka Mizuno
    • Organizer
      International Symposium on Zeolites and MicroPorous Crystals (ZMPC2012)
    • Place of Presentation
      Aster Plaza(広島県、広島市)
    • Year and Date
      2012-07-28 – 2012-08-01
  • [Book] 触媒年鑑「触媒技術の動向と展望 2013」2013

    • Author(s)
      内田さやか
    • Total Pages
      15-24
    • Publisher
      触媒学会監修

URL: 

Published: 2018-02-02  

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