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2018 年度 実績報告書

レドックス型イオン結晶による水中からの高選択性・高容量イオン吸着

研究課題

研究課題/領域番号 16K05742
研究機関東京大学

研究代表者

内田 さやか  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10361510)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードイオン結晶 / 複合材料・物性 / 酸化還元
研究実績の概要

ナノサイズの無機金属酸化物クラスターであるポリ酸は、可逆的な多電子酸化還元特性を有することから、機能性材料の構成ブロックとして用いられている。昨年度以前、ケギン型ポリ酸を構成ブロックとする多孔性イオン結晶が、ポリ酸の還元に伴い水中から結晶内へと高選択的にセシウムイオンを吸着すること(還元的導入)を報告した。さらに、ケギン型よりも立体的に嵩高い骨格と優れた還元特性を有するドーソン型ポリ酸を用いると、セシウムの吸着速度と吸着量が大きく向上した。今年度(2018年度)は、既報の、構成元素であるモリブデンと鉄の酸化数はそれぞれ+3、+6と最高酸化数をとる全体として中性でカプセル状のポリ酸(I)に注目した。高酸化状態であるⅠを水中でアスコルビン酸により還元することにより(Ⅰ-red)1から3価の様々な金属イオンの還元的導入を検討した。その結果、比較的水和イオン半径が小さいカリウムイオンとセシウムイオンは、還元的導入後の結晶状態が良好であり、単結晶X線構造解析を行った。赤外吸収スペクトルにより、還元的イオン導入前後で分子構造の変化がないこと、原子吸光分析により、Ⅰ-redは組成式あたり金属イオンが約10個入っていることが確認された。水和イオン半径が小さい、すなわち、イオン半径が大きく、価数の小さいイオンが吸着されやすい傾向にあるため、環境や人体に有害な鉛やタリウムなども視野に入れ、重金属イオンの吸着材としての可能性も検討している。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] Oakridge National Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Oakridge National Laboratory
  • [国際共同研究] 華南理工大学/清華大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      華南理工大学/清華大学
  • [雑誌論文] Rapid Formation of Small Mixed-Valence Luminescent Silver Clusters via Cation-Coupled Electron-Transfer in Redox-Active Porous Ionic Crystal Based on Dodecamolybdophosphate2019

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida, T. Okunaga, Y. Harada, S. Magira, Y. Noda, T. Mizuno, T. Tachikawa
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 11 ページ: 5460-5466

    • DOI

      10.1039/C9NR00103D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Confinement of Poly(allylamine) in Preyssler-Type Polyoxometalate and Potassium Ion Framework for Enhanced Proton Conductivity2019

    • 著者名/発表者名
      T. Iwano, S. Miyazawa, R. Osuga, J. N. Kondo, K. Honjo, T. Kitao, T. Uemura, S. Uchida
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: - ページ: Article No.9

    • DOI

      10.1038/s42004-019-0111-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conductive Inorganic-Organic Hybrid Layered Crystals Composed of Keggin-type Polyoxotungstates and Heterocyclic Surfactant2019

    • 著者名/発表者名
      S. Otobe, Y. Kiyota, S. Magira, T. Misawa, K. Fujio, H. Naruke, S. Uchida, T. Ito
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: - ページ: 442-447

    • DOI

      10.1002/ejic.201800535

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solid State Umbrella-type Inversion of a VO5 Square Pyramidal Unit in a Bowl-type Dodecavanadate Induced by Insertion and Elimination of a Guest Molecule2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikukawa*, K. Seto, S. Uchida, S. Kuwajima, Y. Hayashi*
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 ページ: 16051-16055

    • DOI

      10.1002/anie.201809120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial-Temporal Characteristics of Confined Polymer Motion Determine Proton Conduction of Polyoxometalate-Poly(ethylene glycol) Hybrid Nanocomposites2018

    • 著者名/発表者名
      H. Wu, L. Li, M. Tsuboi, Y. Cheng, W. Wang, E. Mamontov, S. Uchida, Z. Wang, P. Yin
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 9 ページ: 5572-5577

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b02113

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of Ammonium Ion toward Proton Conduction in Porous Ionic Crystals Based on Keggin-type Silicododecatugstate2018

    • 著者名/発表者名
      S. Miyazawa, R. Hosono, R. Osuga, J. N. Kondo, S. Uchida
    • 雑誌名

      Acta. Cryst. C

      巻: 74 ページ: 1289-1294

    • DOI

      10.1107/S2053229618008227

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Porous Cubic Cesium Salts of Silicododecatungstate(molybdate)/Borododecatungstate Blends: Synthesis and Molecular Adsorption Properties2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kotabe, Y. Ogasawara, K. Suzuki, S. Uchida, N. Mizuno, K. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 57 ページ: 8821-8830

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00657

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductive Hybrid Crystal Composed of Polyoxovanadate and Deprotonatable Ionic-Liquid Surfactant2018

    • 著者名/発表者名
      T. Misawa, S. Koguchi, K. Niwa, Y. Kinoshita, S. Uchida, T. Ito
    • 雑誌名

      Inorg. Chem. Commun.

      巻: 96 ページ: 24-29

    • DOI

      10.1016/j.inoche.2018.07.040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid Uptake / Release of Cs+ in Isostructural Redox-Active Porous Ionic Crystals with Large Molecular Size and Easily Reducible Dawson-Type Polyoxometalates as Building Blocks2018

    • 著者名/発表者名
      S. Hitose, S. Uchida
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 57 ページ: 4833-4836

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00801

    • 査読あり
  • [学会発表] カプセル状ポリオキソメタレートによる還元的金属イオン導入2019

    • 著者名/発表者名
      玉井奈々子・佐藤寛泰・内田さやか
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] カプセル状ポリ酸による還元的金属イオン導入2018

    • 著者名/発表者名
      玉井奈々子・内田さやか
    • 学会等名
      CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] Reduction-Induced Uptake of Metal Ions by a Polyoxometalate Capsule2018

    • 著者名/発表者名
      玉井奈々子・佐藤寛泰・内田さやか
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会

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公開日: 2019-12-27  

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