有機多孔材料による特異ナノ空間の構築と選択的CO2分離・回収機能の開拓

研究課題

研究課題/領域番号	17H01218
研究種目	基盤研究(A)
配分区分	補助金
応募区分	一般
研究分野	有機・ハイブリッド材料
研究機関	北陸先端科学技術大学院大学
研究代表者	江東林北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40302765)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス	採択後辞退 (2018年度)
配分額 *注記	43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円) 2018年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円) 2017年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
キーワード	共有結合性有機骨格構造 / 構造設計 / 多孔性 / 骨格制御 / 細孔容量 / 二酸化炭素吸蔵 / 有機多孔材料 / ナノ細孔 / 細孔設計 / 二酸化炭素分離回収
研究実績の概要	本年度は多孔性高分子を対象に、骨格及び細孔をテーラーメードでつくることを念頭に、分子設計指針を確立することを目指した。具体的に、二酸化炭素を吸蔵するため、どのような骨格構造が必要かについて検討した。そのため、二酸化炭素と相互作用を有するトリフェニルアミンをビルディングブロックとして用いて、重縮合反応を行い、一連のトリフェニルアミン含量が異なる結晶性有機多孔骨格構造体を構築した。結晶構造はx線構造解析と大規模計算による構造シミュレーションを用いて同定した。窒素ガスを用いて等温吸着曲線を測定した。これらのデータに基づいて、表面積、多孔容積および細孔サイズを算出した。さらに、二酸化炭素の吸着特性について検討し、構造との関連について考察した。トリフェニルアミンユニットの含量が増えるに連れて、二酸化炭素の吸着量も次第に増大したことを見い出した。個々のトリフェニルアミンユニットでは二酸化炭素との相互作用が限られているが、結晶性有機多孔骨格構造体ではトリフェニルアミンユニットが高密度で配列されているため、集合的な相互作用が生まれ，二酸化炭素の吸着量を３倍も向上できることを突き止めた。このことから、トリフェニルアミンユニットが極めて有効であることを示した。さらに、細孔容積との相関を検討した。そに結果、細孔容積が大きくになるにつれて、二酸化炭素の吸蔵量が向上することを示唆した。すなわち、二酸化炭素の吸蔵は骨格構造に左右され、また細孔容積にも大きく影響されることを明らかにした。
現在までの達成度 (段落)	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
今後の研究の推進方策	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。