| 研究課題/領域番号 |
19H02729
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分34010:無機・錯体化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
高石 慎也 東北大学, 理学研究科, 准教授 (10396418)
|
|---|
| 研究分担者 |
井口 弘章 東北大学, 理学研究科, 助教 (30709100)
加藤 恵一 東北大学, 理学研究科, 助教 (80374742)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
|
|---|
| キーワード | 金属有機構造体 / 酸化還元 / リチウムイオン電池 / 熱電変換 / 多孔性配位高分子 / ダブルデッカー / 熱電 / レドックス / カソード材料 / 熱電特性 / 一次元金属錯体 / キャリアドーピング / エネルギー貯蔵 / ドーピング / 多孔性金属錯体 / 熱電材料 / 電気化学 / 電池 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
集積型金属錯体の一種である金属有機構造体(Metal-Organic frameworks: MOFs)は、精密に構造(= 空間)を設計可能であるため、従来の多孔性材料にはない機能が期待されるが、金属錯体の特徴である酸化還元機能に関してはこれまでほとんど注目されてこなかった。本研究では、MOFsが有する空間に起因する機能に加えて酸化還元機能(= 電子機能)を付与し、同錯体に対して電気化学的にキャリアドーピングを行う。それによりエネルギー貯蔵や変換において既存の材料を凌駕する機能の発現や全く新しい機能の発現を目指す。
|
| 研究成果の概要 |
本研究ではレドックス活性なMOFsとして、2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone (dhbq)配位子およびその類縁体からなるMOFおよび、希土類フタロシアニン誘導体からなるMOFの開発を行った。dhbq配位子からなるMOFに関しては、Fe(dhbq)(H2O)2, Fe2(dhbq)3およびM(dhbq)(bpy)という３種の新規MOFの合成に成功した。希土類フタロシアニン錯体においては単結晶構造を保ったまま電気化学的に金属－半導体相互変換に成功した。とくに、セリウムイオンからなるMOFにおいてCe3+とCe4+の相安定性に起因する現象を見出した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、酸化還元特性と多孔性を併せ持つMOFがもつ特異な性質を明らかにすることが出来た。特に、電気化学的手法を用いることで、MOFのバンドフィリングを連続的に変化することが可能になった。これらの結果により、レドックスMOFをエネルギー貯蔵、スイッチング、熱電変換などに応用するための指針を得ることが出来た。
|
