アルミノリン酸塩結晶細孔中の一次元分子鎖の構造と物性

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440192
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 池田 龍一 筑波大学, 化学系, 教授 (90022631)
• 研究分担者: 石丸 臣一 筑波大学, 化学系, 講師 (10251034)
• キーワード: アルミノリン酸塩 / マイクロポーラス系 / 一次元分子鎖 / 分子運動 / 固体NMR

研究概要

昨年度、一次元細孔を持つマイクロポーラス系AlPO_4-5,SAPO-5の合成法を確立し、細孔中分子の挙動を調べる目的で、細孔径と同程度の分子サイズのトリエチルアミン分子について、NMRの温度依存性を測定した。その結果、細孔中に吸着されたトリエチルアミン分子の配向、束縛状態が明らかになり、細孔中分子の挙動の研究に固体NMRが有効な手法であることを示した。本年度は、吸着分子を細孔径より小さくして、分子運動が起こり易い系について研究を行った。選んだ分子として、比較的分子間相互作用が小さいアセトニトリルと強い水素結合系の水を選び、^1H,^2H NMRスペクトル、スピン格子緩和時間の温度依存性の測定を行った。その結果、AlPO_4-5中のアセトニトリルは、230K以上で分子の等方的回転が励起され液体的であることが明らかにされたが、SAPO-5中では室温まで束縛運動状態であることが示された。この差はCN基とSAPO-5壁面の酸点との水素結合が形成されるため、運動が束縛されることによって説明された。水を吸着した系については、水分子は細孔中で分子間水素結合が形成され、バルクの水とは異なる水素結合集合体の形成が予想されるので熱測定を行った。その結果、AlPO_4-5中の水は、245Kに熱異常を示した。この温度は^1H,^2H NMRの吸収線が先鋭化し分子全体の回転運動が励起される温度と一致することから、細孔中で水素結合によって部分的に凝集してできた集合体の融解及び凝固が観測されたと判断される。これは細孔中の水が低温まで凍らないという一般的実験結果とも良く一致した。以上の研究結果から、バルクには存在しない細孔中の水の挙動、一次元分子系の構造と運動などについて新情報が得られた。

研究成果

• [文献書誌] N.Kimura, T.Hachisuka, Y.Nakano, R.Ikeda: "Molecular Motions and Phase Transitions in Halogen-Bridged One Dimensional Complexes [Pt(en)_2][PtX_2](C1O_4)_4(X:I,Br),"Phys.,Chem.Chem.Phys.. 3. 1778 (2001)
• [文献書誌] N.Kimura, M.Kano, T.Manabe, M.Yamashita, R.Ikeda: "Metal Valence Structures in 1-D Mixed-Metal Complexes [Ni_1,Pd,X(chxn)_2]X_2 Studied by Solid NMR"Synth.Metals. 120. 778 (2001)
• [文献書誌] N.Kimura, T.Kawashima, S.Miya, T.Manabe, M.Yamashita, R.Ikeda: "Valence Structure and Magnetic Interaction in MMX-type 1D Complexes,A_4[Pt_2I(P_2O_5H_2)_4]nH_2O,Studied by ^31P Solid NMR,"Synth.Metals. 120. 779 (2001)
• [文献書誌] S.Takaishi, S.Itoh, R.Ikeda: "Magnetic Structure in a Halogen-Bridged 1-D S=1/2 Heisenberg Antiferromagnet [NiBr(chxn)_2]Br_2"J.Phys.Soc.Jpn.Suppl.A. 70. 103 (2001)
• [文献書誌] 5.R.Makiura, I.Nagasawa, N.Kimura, S.Ishimaru, H.Kitagawa, R.Ikeda: "An Unusual Six-Co-ordinated Platinum(II)Complex Containing a Neutral I_2Ligand"Chem.Commun. 2001. 1642 (2001)
• [文献書誌] K.Gotoh, S.Ishimaru, R.Ikeda: "Dynamics of Water Molecules in Micropores of AlPO_4-5 and SAPO-5 Studied by ^1H NMR"Chem.Lett.. 2001. 1250 (2001)