| 研究課題/領域番号 |
22K05273
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 多孔性金属錯体 / 構造変換 / 連続膜 / ガス分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多孔性金属錯体(MOF)はナノメートルサイズの規則的細孔を有する結晶性の材料であり、ガス分離材料としての利用が近年注目されている。特に、膜を形成させ分離膜として利用するのが理想的であるものの、MOFのみで膜を形成させた場合、膜内のMOF結晶間に生じる空隙や粒界が欠陥サイトとなり高い分離能が得られないという問題があった。そこで本研究では、我々が近年見出した構造変換反応をプレス条件で進行させることで欠陥フリーMOF連続膜の合成を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の最終目的は、我々が近年見出した構造変換反応（あるMOF(A)から異なるMOF(B)への変換）をプレス条件下で進行させることにより、欠陥フリーMOF連続膜を合成することにある。本年度は構造変換反応の挙動を詳細に理解することを目的とし、異なる置換基を有した一連のMOF(A)の合成とそれらの構造変換条件の検討をおこなった。MOF(A)の合成に関しては、異なる置換基（ニトロ基、ブロモ基、クロロ基、メチル基、アミノ基など）を有した同型MOF(A)の合成に成功した。その構造について粉末X線回折測定により確認したところ、置換基によってその構造はほとんど変化しないことが明らかになった。得られたMOF(A)粉末を用いて構造変換反応を試みたところ、置換基の違いによって反応速度が大きく異なることが明らかになった。また、構造変換反応後に得られたMOF(B)について透過型電子顕微鏡を用いてその結晶サイズを確認したところ、反応の温度および濃度を制御することによって系統的変化することも明らかになった。さらに、その構造変換反応の条件を検討することにより、MOF(A)からMOF(B)に変換する過程で生じるアモルファス中間体の単離にも成功した。単離されたアモルファス中間体については、X線光電子分光法や赤外分光法などを用いてその構造を評価した。アモルファス中間体の構造柔軟性については導入されている置換基によって大きく異なることも明らかになり、構造柔軟性が高いアモルファス中間体についてはその形態をコントロールすることも可能であることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定どおり、一連のMOF（A）の合成とそれらを用いた構造変換反応の検討が達成できているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
得られた一連のMOF(A)をプレスすることで膜状態にしその状態で構造変換反応を行うことにより、MOF(B)の連続膜の形成を試みる。膜化にするときのプレス条件や膜厚、反応温度などにより、得られる膜の状態が変化することが考えられるため、その詳細について明らかにする。
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