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構造変換反応によるサブナノメートル錯体細孔の合理的合成とガスふるい材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K05661
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
研究機関甲南大学

研究代表者

高嶋 洋平  甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 講師 (40720652)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード多孔性金属錯体 / ガス分離 / ふるい / 構造変換 / サブナノメートル細孔
研究開始時の研究の概要

現在の化学産業における分離・精製プロセスは、全プロセスの消費エネルギーの40%程度に達する場合もあり、その低エネルギー化に対する社会的ニーズは非常に大きい。特に、石油化学産業におけるガス分離のほとんどは、莫大なエネルギーを要する低温蒸留法を用いており、低エネルギーで駆動可能な代替システムである多孔体を利用したガス分離技術は大きな注目を集めている。本研究では、ガス分離が可能となるサブナノメートルサイズの細孔を有する多孔性金属錯体の合理的合成とそのガス分離特性評価を目的としている。

研究成果の概要

現在の化学産業における分離・精製プロセスは、全プロセスの消費エネルギーの40%程度に達する場合もあり、その低エネルギー化に対する社会的ニーズは非常に大きい。低エネルギー化を達成するための一つの方法として多孔体を用いたガス分離技術があり、これまでさまざまな多孔体が用いられてきているが、本研究では、多孔性金属錯体に着目する。多孔性金属錯体はこれまでの多孔体とは異なり、細孔のサイズや形状を容易にコントロール可能であることが大きな特徴があるものの、ガスふるいを可能にするレベルでの精密制御は未だ困難であった。そこで本研究では構造変換反応を用いる新手法によりその精密制御を目指した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ガスを低コストで分離する方法として分離膜を用いる方法があるが、その方法で分離するためには分離膜内の細孔をサブナノメートルスケールで精密に制御する必要がある。本研究では我々が近年見出した構造変換反応を用いることにより、サブナノメートルサイズの細孔を有した一連の多孔性金属錯体の合成に成功した。ガスの分離は化学産業における重要なプロセスであるが、現在は、蒸留という非常に大きなエネルギーを消費するプロセスに依存している。本研究は、その代替手段である分離膜を用いたガス分離で必要となる多孔性材料の合成につながるものである。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rational and site-selective formation of coordination polymers consisting of d10 coinage metal ions with thiolate ligands using a metal ion-doped polymer substrate2022

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Tsuruoka, Yuri Miyashita, Ryuki Yoshino, Myu Fukuoka, Shoya Hirao, Yohei Takashima, Aude Demessence, Kensuke Akamatsu
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 12 号: 6 ページ: 3716-3720

    • DOI

      10.1039/d2ra00269h

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploration of structural transition phenomenon in flexible metal-organic framework formed on polymer substrate2021

    • 著者名/発表者名
      Shoya Hirao, Ruho Hamagami, Takashi Ohhashi, Keiichi Eguchi, Neo Kubo, Yohei Takashima, Kensuke Akamatsu, Takaaki Tsuruoka
    • 雑誌名

      CrystEngComm

      巻: 23 号: 48 ページ: 8498-8505

    • DOI

      10.1039/d1ce01383a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Precisely Controlled Reproducible Synthesis of Palladium Nanoparticles inside Metal-Organic Frameworks with H2 Gas as Reductant: Effects of Framework Crystallinity and H2 Gas Pressure2021

    • 著者名/発表者名
      Takashima Yohei、Sato Yasushi、Kubo Neo、Tsuruoka Takaaki、Akamatsu Kensuke
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 2 ページ: 244-247

    • DOI

      10.1246/cl.200683

    • NAID

      130007986343

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled syntheses of Ag nanoparticles inside MOFs by using amine?borans as vapour phase reductants2020

    • 著者名/発表者名
      Takashima Yohei、Sato Yasushi、Tsuruoka Takaaki、Akamatsu Kensuke
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 49 号: 47 ページ: 17169-17172

    • DOI

      10.1039/d0dt03259j

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固液界面での選択的MOF形成2019

    • 著者名/発表者名
      鶴岡孝章、平尾翔也、髙嶋洋平、赤松謙祐
    • 雑誌名

      日本接着学会誌

      巻: 55 号: 3 ページ: 301-307

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b01622

    • NAID

      130007701593

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of the nucleation and growth processes of metal-organic frameworks using a metal ion-doped polymer substrate for the construction of continuous films2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ohhashi, Takaaki Tsuruoka, Yohei Takashima, Kensuke Akamatsu
    • 雑誌名

      CrystEngComm

      巻: 21 号: 33 ページ: 4851-4854

    • DOI

      10.1039/c9ce01054h

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Metal-Organic Frameworks on Metal Ion-Doped Polymer Substrate: In-Depth Time-Course Analysis using Scanning Electron Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Tsuruoka, Manami Hata, Shoya Hirao, Takashi Ohhashi, Yohei Takashima, Kensuke Akamatsu
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 号: 32 ページ: 10390-10396

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.9b01676

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 疎水性MOF粒子を用いた新規リキッドマーブルの形成とその評価2022

    • 著者名/発表者名
      久保音生、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 水分散性を有する多孔性金属錯体の合成とその評価2022

    • 著者名/発表者名
      山之内沙綾、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アモルファス状態を経由する新規MOF合成法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      覚知匠、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] AlベースMOFが示す特異な構造変換における置換基効果2022

    • 著者名/発表者名
      田中進太郎、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金属ナノ粒子―MOF複合体の新規合成法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      髙嶋洋平
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synhteses and Catalytic Properties of Pd Nanoparticles/Organic Polymers inside a MOF2021

    • 著者名/発表者名
      Yohei Takashima, Seiko Tetsusashi, Takaaki Tsuruoka, Kensuke Akamatsu
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会(2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多孔性金属錯体が示す特異な構造変換における置換基効果2021

    • 著者名/発表者名
      田中進太郎、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会(2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性MOFを用いたMOFリキッドマーブルの形成とその評価2021

    • 著者名/発表者名
      久保音生、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      第72回コロイドおよび界面化学討論会(2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 構造変換反応を利用した水分散性MOFの合成とその評価2021

    • 著者名/発表者名
      山之内沙綾、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      第72回コロイドおよび界面化学討論会(2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Evaluaiton of New Liquid Marble with Metal-Organic Frameworks2021

    • 著者名/発表者名
      Neo Kubo, Yohei Takashima, Takaaki Tsuruoka, Kensuke Akamatsu
    • 学会等名
      INTERFINISH2020
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 疎水化処理を施したMOFを用いたMOF超構造体の構築2021

    • 著者名/発表者名
      久保音生、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 構造変換反応を用いた水分散性MOFの合成2021

    • 著者名/発表者名
      山之内沙綾、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 多孔性金属錯体内での機能化Pdナノ粒子の合成および触媒性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      鉄指聖子、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of new synthetic methodologies for metal nanoparticle/MOF hybrids2020

    • 著者名/発表者名
      Yohei Takashima
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会 (2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 構造変換特性を有する多孔性金属錯体の系統的合成とその評価2020

    • 著者名/発表者名
      堀越篤人、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会 (2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Wrapping Flexible Metal-Organic Framework with Organic Polymers via Site-Specific Radical Polymerization from Its Crystal Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Takashima, Kenji Fukudome, Takaaki Tsuruoka, Kensuke Akamatusu\\
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Systematic Evaluation on the Structural Transformation Properties of Al-based Metal-Organic Frameworks2019

    • 著者名/発表者名
      Atsuto Horikoshi, Yohei Takashima, Takaaki Tsuruoka, and Kensuke Akamatsu
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alベース多孔性金属錯体が示す構造変換特性の系統的評価2019

    • 著者名/発表者名
      堀越篤人、髙嶋洋平、鶴岡孝章、赤松謙祐
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.konan-u.ac.jp/hp/FIRST_nanomaterials/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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