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2020 年度 実績報告書

精密配位子交換制御によるMOF表面修飾マクロ多孔性モノリスの作製と物性開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18H02056
研究機関名古屋大学

研究代表者

中西 和樹  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (00188989)

研究分担者 金森 主祥  京都大学, 理学研究科, 助教 (60452265)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードMOF / 階層的多孔構造 / 自己集合 / 相分離 / 細孔構造
研究実績の概要

無機系の脱水縮合や、有機系のリビングラジカル重合など、分子量分布の狭い状態でゾル-ゲル転移を起こす多数の系において、重合誘起相分離によるマクロ多相構造の自発的形成と、そのゲル化による空間的凍結に基づき、高度に制御された階層的多孔構造材料が得られる。同原理を金属イオン-有機配位子間の配位結合形成に基づく金属誘起構造体(MOF)系に適用し、構造制御を可能とする反応パラメーターを明らかにする研究の最終年度である。
過年度に作製し詳細な解析を行ったアミノテレフタル酸-ジルコニウムによるUiO-66型MOFを基盤として、クロムおよびジルコニウムを中心金属とし、1,3,5-ベンゼントリカルボン酸(btc)を配位子とするMOFについて、階層的多孔構造の制御を試みた。溶媒組成としてテトラヒドロフラン/エタノールを、相分離誘起剤としてポリ(プロピレングリコール)を用いることにより、クロムについてはMIL-100(Cr)に、ジルコニウムについてはMOF-808に対応する、マイクロメートル領域の連続孔と、MOF構造に由来するナノメートル領域のメソ孔を併せもつ、塊状非晶質ゲル試料が得られた。各々の階層的多孔構造ゲルは、対応するMOF結晶と同程度のメソ孔直径をもち、短距離構造がそれぞれの結晶性MOFに良く対応することが分かった。また塊状非晶質ゲルを粉砕・分級することにより、マクロ-メソ孔構造の均一性を維持したまま、吸着等の担体材料として利用しやすい充填カラム形状に加工できることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Tunable and Well-Defined Bimodal Porous Model Electrodes for Revealing Multiscale Structural Effects in the Nonaqueous Li-O2 Electrode Process2021

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Hara, Manai Ono, Shoichi Matsuda, Kazuki Nakanishi, Kazuyoshi Kanamori, Ken Sakaushi*
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 ページ: 1403-1413

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c10446

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchically porous monoliths based on low-valence transition metal (Cu, Co, Mn) oxides: gelation and phase separation2020

    • 著者名/発表者名
      Xuanming Lu, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      National Science Review

      巻: 7 ページ: 1656-1666

    • DOI

      10.1093/nsr/nwaa103

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hierarchically porous monoliths prepared via sol-gel process accompanied by spinodal decomposition2020

    • 著者名/発表者名
      Xuanming Lu, George Hasegawa, Kazuyoshi Kanamori & Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      J Sol-Gel Science & Technology

      巻: 95 ページ: 530-550

    • DOI

      10.1007/s10971-020-05370-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-site formation of small Ag nanoparticles on superhydrophobic mesoporous silica for antibacterial application2020

    • 著者名/発表者名
      Zhu Yang, Chunhua Wu, Kazuyoshi Kanamori, Toshiyuki Kamei, Toyoshi Shimada, Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      New Journal of Chemistry

      巻: 44 ページ: 13553-13556

    • DOI

      10.1039/D0NJ02502J

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Superhydrophobic highly flexible doubly cross-linked aerogel/carbon nanotube composites as strain/pressure sensors2020

    • 著者名/発表者名
      Guoqing Zu, Xiadong Wang, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 8 ページ: 4883-4889

    • DOI

      10.1039/C9TB02953B

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-12-27  

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