選択的ガス吸着を示す多孔性配位高分子におけるゲスト－ホスト相互作用の解明

• 研究課題/領域番号: 24510154
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 久保田 佳基 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50254371)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012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: 多孔性材料 / ガス吸着 / 放射光粉末回折 / 精密電子密度解析 / 選択的ガス吸着 / 粉末未知結晶構造解析 / 実空間法 / Metal-Organic Framework / マキシマムエントロピー法 / 放射光粉末回折法

研究成果の概要

本研究では選択的吸着を示す多孔性配位高分子のガス吸着に伴う結晶構造の変化を放射光粉末回折法により調べた。Interdigitate型のある多孔性配位高分子はCO2吸着状態で通常とは異なる骨格構造を取っていることが分かった。通常、Interdigitate型多孔性配位高分子では、積層した配位子分子間の弱いπ-π相互作用により骨格構造が形成されるが、この物質では配位子分子間にも新たな細孔が形成されゲスト分子が吸着していることが示唆された。そして、この特異な骨格構造によりCO2吸着量が増大していると考えられた。多孔性配位高分子特有の構造柔軟性とガス分子の選択的吸着の関わりが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Remarkable Oxygen Intake/Release of BaYMn2O5+ Viewed from High-Temperature Crystal Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: Teruki Motohashi, Taira Takahashi, Makoto Kimura, Yuji Masubuchi, Shinichi Kikkawa, Yoshiki Kubota, Yoji Kobayashi, Hiroshi Kageyama, Masaki Takata, Susumu Kitagawa, Ryotaro Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 5 ページ: 2356-2363
  • DOI: 10.1021/jp511648b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen storage in Pd nanocrystals covered with a metal–organic framework (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Jared M. Taylor, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Shoichi Toh, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: Nature Mater. 巻: 13 号: 8 ページ: 802-806
  • DOI: 10.1038/nmat4030
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Ordered BCC CuPd Nanoalloy Synthesized via the Thermal Decomposition of Pd Nanoparticles Covered with a metal-Organic Framework under Hydrogen Gas (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Kohei Kusada, Jared M. Taylor, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 89 ページ: 13750-13753
  • DOI: 10.1039/c4cc05941g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid Solution Alloy Nanoparticles of Immiscible Pd and Ru Elements Neighboring on Rh: Changeover of the Thermodynamic Behavior for Hydrogen Storage and Enhanced CO-Oxidizing Ability (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kusada, Hirokazu Kobayashi, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Shoichi Toh, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Naoya Sumi, Katsutoshi Sato, Katsutoshi Nagaoka, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 5 ページ: 1864-1871
  • DOI: 10.1021/ja409464g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape-Dependent Hydrogen-Storage Properties in Pd Nanocrystals: Which Does Hydrogen Prefer, Octahedron (111) or Cube (100)? (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Shun Dekura, Ryuichi Ikeda, Yoshiki Kubota, Kenichi Kato, Masaki Takata, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 29 ページ: 10222-10225
  • DOI: 10.1021/ja504699u
  • 査読あり
• [雑誌論文] High CO2/N2/O2/CO Separation in a Chemically Robust Porous Coordination Polymer with Low Binding Energy (2014)
  • 著者名/発表者名: Jingui Duan, Masakazu Higuchi, Rajamani Krishna, Tomokazu Kiyonaga, Yosuke Tsutsumi, Yohei Sato, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 5 号: 2 ページ: 660-666
  • DOI: 10.1039/c3sc52177j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microporous Structures Having Phenylene Fin: Significance of Substituent Groups for Rotational Linkers in Coordination Polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro Matsuda, Wataru Kosaka, Ryo Kitaura, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: Microporous and Mesoporous Materials 巻: 189 ページ: 83-90
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2013.10.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Magnetic Properties in Spinel Oxide Fe1-xMnxV2O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kawaguchi, Hiroki Ishibashi, Fumiya Miki, Yoshiki Kubota
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Dependent Molecular Orientation of O2–O2 Dimer Formed in the Nanoporous Coordination Polymer (2013)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Hori, Tatsuo C. Kobayashi, Yoshiki Kubota, Akira Matsuo, Kouichi Kindo, Jungeun Kim, Kenichi Kato, Masaki Takata, Hirotoshi Sakamoto, Ryotaro Matsuda, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 8 ページ: 084703-084703
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.084703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Properties in Incommensurately Modulated Spinel Compound CuV2S4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kawaguchi, Hiroki Ishibashi, Naruki Tsuji, Jungeun Kim, Kenichi Kato, Masaki Takata, Yoshiki Kubota
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 6 ページ: 064603-064603
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.064603
  • NAID: 210000132599
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of X-phase in the Sb–Te binary alloy system (2013)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Kifune, Tomoko Fujita, Takuya Tachizawa, Yoshiki Kubota, Noboru Yamada, Toshiyuki Matsunaga
  • 雑誌名: Cryst. Res. Technol. 巻: 48 号: 11 ページ: 1011-1021
  • DOI: 10.1002/crat.201300252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand-based Solid Solution Approach to Stabilisation of Sulphonic Acid Groups in Porous Coordination Polymer Zr604(OH)4 (BDC) 6 (UiO-66) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. L. Foo, T. Fukushima, S. Kitagawa, 他
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 41 号: 45 ページ: 13791-13794
  • DOI: 10.1039/c2dt31195j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modular Design of Domain Assembly in Porous Coordination Polymer Crystals via Reactivity-Directed Crystallization Process (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Fukushima, S. Horike, S. Kitagawa, 他
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 号: 32 ページ: 13341-13347
  • DOI: 10.1021/ja303588m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Argon Gas Adsorption in Ordered Mesoporous MFI Zeolite Framework (2012)
  • 著者名/発表者名: Hae Sung Cho, Keiichi Miyasaka, Hyungjun Kim, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Susumu Kitagawa, Ryong Ryoo, Osamu Terasaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 号: 48 ページ: 25300-25308
  • DOI: 10.1021/jp306268d
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Stand-Alone Mesoporous Crystal Structure Model from an in situ X-ray Diffraction: Nitrogen Adsorption on 3D Cagelike Mesoporous Silica SBA-16 (2012)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Miyasaka, Hiroko Hano, Yoshiki Kubota, Yangzheng Lin, Ryong Ryoo, Masaki Takata, Susumu Kitagawa, Alexander V. Neimark, Osamu Terasaki
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 18 号: 33 ページ: 10300-10311
  • DOI: 10.1002/chem.201201398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strutural Analysis of Spinel Compound CuV2S4 with Incommensurate Charge-Density Wave (2012)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kawaguchi, Yoshiki Kubota, Naruki Tsuji, Jungeun Kim, Kenichi Kato, Masaki Takata, Hiroki Ishibashi
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 391 ページ: 12095-12095
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural transformation of Sb-based high-speed phase-change material (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Matsunaga, Rie Kojima, Noboru Yamada, Yoshiki Kubota, Kouichi Kifune
  • 雑誌名: Acta Cryst. B 巻: 68 号: 6 ページ: 559-570
  • DOI: 10.1107/s0108768112039961
  • 査読あり
• [学会発表] Relation between the Molecular Orientation and Spin State of O2-O2 dimer Adsorbed on MOF Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Kubota
  • 学会等名: OPU-FZU joint International Symposium on Photocatalysis, Photo-Functional Materials and Nano-Science & Technology
  • 発表場所: Osaka Prefecture University (Sakai, Osaka)
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] ナノ細孔内に閉じ込められた酸素分子の配列とその振動モードの観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平、藤井駿策、堀彰宏、松田亮太郎、加藤健一、高田昌樹、北川進、久保田佳基
  • 学会等名: 日本結晶学会平成26年度年会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-11-01
• [学会発表] The Crystal Structure and Magnetic property of Iodine Adsorbed [Fe(Pz)Pd(CN)4] (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Sato, Kazufumi Kimura, Akihiro Hori, Ryo Ohtani, Masaaki Ohba, Kenichi Kato, Masaki Takata, Susumu Kitagawa, Yoshiki Kubota
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (mof2014)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
  • 年月日: 2014-09-30
• [学会発表] Molecular Motion of Oxygen in The Nanopore of Metal-Organic Frameworks (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Kubota, Yohei Sato, Akihiro Hori, Ryotaro Matsuda, Masaaki Ohba, Kenichi Kato, Masaki Takata, Susumu Kitagawa
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (mof2014)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
  • 年月日: 2014-09-30
• [学会発表] Novel Synthetic Method and Physical Properties for Metal Nanoparticle@Metal-Organic Framework Hybrid Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kobayashi, Megumi Mukoyoshi, Hiroshi Kitagawa, Yoshiki Kubota, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (mof2014)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] Direct Observation of Intermolecular Interactions by Simultaneous Measurement of Synchrotron X-Ray Diffraction and Raman Scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Hori, Masaaki Ohba, Yoshiki Kubota, Ryotaro Matsuda, Kenichi Kato, Masaki Takata, Susumu Kitagawa
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (mof2014)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] Significantly Enhanced Hydrogen-Storage Capacity and Speed in Pd Nanocrystals Coated with HKUST-1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangqin Li, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa, Yoshiki Kubota, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura
  • 学会等名: 4th International Conference on Metal-Organic Frameworks & Open Framework Compounds (mof2014)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] ヨウ素を吸着した多孔性配位高分子[Fe(pz)Pd(CN)4]の結晶構造と磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平、木村和史、堀彰宏、加藤健一、大谷亮、北川進、大場正昭、久保田佳基
  • 学会等名: 日本結晶学会平成25年度年会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] THE CRYSTAL STRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTY OF IODINE ADSORBED [Fe(pz)Pd(CN)4] (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Sato, Kazufumi Kimura, Akihiro Hori, Ken-ichi Kato, Masaki Takata, Ryo Ohtani, Susumu Kitagawa, Masaaki Ohba and Yoshiki Kubota
  • 学会等名: The 12th Conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA’13)
  • 発表場所: Hong Kong University of Science and Technology (HKUST), Hong Kong
• [学会発表] PHASE STABILITY AND CRYSTAL STRUCTURE OF Sb-Te AND Bi-Te BINARY SYSTEM (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tachizawa, Yoshiki Kubota, Kouichi Kifune, Toshiyuki Matsunaga, Noboru Yamada and Masaki Takata
  • 学会等名: The 12th Conference of the Asian Crystallographic Association (AsCA’13)
  • 発表場所: Hong Kong University of Science and Technology (HKUST), Hong Kong
• [学会発表] 多孔性配位高分子[Cu(dhbc)2(L)]nの未知構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平、久保田佳基、犬伏康貴、高田昌樹
  • 学会等名: 日本放射光学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] スピンクロスオーバー現象を示すヨウ素包摂多孔性配位高分子の結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村和史、久保田佳基、堀彰宏、加藤健一、高田昌樹、大谷亮、北川進、大場正昭
  • 学会等名: 日本放射光学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Incommensurate crystal structure of charge-density wave phase in spinel compound CuV2S4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kawaguchi, Hiroki Ishibashi, Naruki Tsuji, Jungeun Kim, Kenichi Kato, Masaki Takata, Yoshiki Kubota
  • 学会等名: Sagamore conference XVII
  • 発表場所: Daini Meisui Tei, Hokkaido
• [学会発表] 多孔性配位高分子[Cu(dhbc)2(L)]nの未知構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋平、久保田佳基、犬伏康貴、高田昌樹
  • 学会等名: 日本結晶学会
  • 発表場所: 東北大学