酸化物系層状物質へのインタ-カレ-ションと機能発現

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550606
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 黒田 一幸 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90130872)
• 研究分担者: 菅原 義之 早稲田大学, 理工学部, 専任講師 (50196698) ; 加藤 忠蔵 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50063178)
• キーワード: インタ-カレ-ション / 層状物質 / 層間化合物 / 固体化学 / 包接化合物 / 層状遷移金属酸素酸塩 / 粘土鉱物 / 層状ケイ酸塩

研究概要

昨年度の結果を基に、さらに新しい層間化合物の合成手法の開発研究を展開した。本年度は、能能性ゲストとして光機能性材料としての応用が期待されているトリス(2,2'ービピリジン)金属錯体を選び、イオン交換及び固体間反応による新規層間化合物の合成に研究の重点を置いた。以下に成果の概要を述べる。
1.ゲルを形成し得る五酸化バナジウム水和物をホストとして、トリス(2,2'ービピリジン)金属錯体をイオン交換反応により層間に導入した。本反応では、出発物質がゲル状態の場合と乾燥状態の場合では、層間化合物の形成過程が異なることが明らかとなった。
2.2種類の層間(層間I及び層間II)を持つニオブ酸カリウム(K_4Nb_60_<17>)をホストとして用いると、カリウムと錯体とのイオン交換反応により層間Iへのインタ-カレ-ションは起こったが、その際錯体がトリス型からビス型へ変化している事がわかった。また、カリウムイオンをnーアルキルアンモニウムイオンで交換した層間化合物を出発物質として用いることにより、錯体をトリス型のままイオン交換反応によりインタ-カレ-ションさせることに成功した。さらに出発物質の調整条件をコントロ-ルすることにより、層間I及び層間IIの両方に錯体がインタ-カレ-ションした層間化合物と層間Iのみにインタ-カレ-ションした層間化合物の2種類を合成することが可能となった。
3.層状アルミノケイ酸塩であるモンモリロナイトをホストとした場合は、上記の方法とは異なり、各種金属型モンモリロナイトと2,2'ービピリジンの間の固体間反応により層間で錯体形成を行わせる全く新しい合成手法を確立した。また、固体間反応に関するさらなる知見を得るため、種々のアミンをゲストに用いて層間化合物を合成し、アミンの層間での配向状態を検討した。

研究成果

• [文献書誌] M.Ogawa,K.Kato,K.Kuroda,C.Kato,: ""Preparation of MontmorilloniteーAlkylamine Intercalation Compounds by SolidーSolid Reactions"," Clay Science. 8. 31-36 (1990)
• [文献書誌] M.Ogawa,T.Hashizume,K.Kuroda,C.Kato,: ""Intercalation of 2,2'ーBipyridine and Complex Formation in the Interlayer Space of Montmorillonite by SolidーSolid Reactions"," Inorganic Chemistry. 30. 584-585 (1991)
• [文献書誌] T.Nakato,T.Ise,Y.Sugahara,K.Kuroda,C.Kato,: ""Preparation of Intercalation Compounds between V_20_5 Gel and Bipyridyl Metal Complexes"," Materials Research Bulletin.
• [文献書誌] D.Sakamoto,T.Nakato,K.Kuroda,C.Kato,: ""Ligand Dissociation of Tris(2,2'ーbipyridine) Nickel Ion on Its intercalation into K_4Nb_60_<17>"," Journal of the Chemical Society,Chemical Communications.
• [文献書誌] D.Sakamoto,T.Nakato,K.Kuroda,C.Kato,: ""Synthesis of Two Types of Intercalation Compounds of K_4Nb_60_<17> with TrisーBipyridyl Metal Complex"," Journal of the Chemical Society,Dalton Transations.
• [文献書誌] 中戸 晃之、伊勢 剛、黒田 一幸、加藤 忠蔵: "V_2O_5キセロゲルへのトリス(2,2'ービピリジン)金属錯体(M(bpy)_3^<n+>;M^<n+>=Ru^<2+>,Ni^<2+>,Co^<3+>、bpy=2,2'ービピリジン)のインタ-カレ-ション" 日本化学会誌.