電気化学的ドーピングによるレドックスMOFsの連続的キャリア制御

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02729
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34010:無機・錯体化学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高石 慎也 東北大学, 理学研究科, 准教授 (10396418)
• 研究分担者: 井口 弘章 東北大学, 理学研究科, 助教 (30709100) ; 加藤 恵一 東北大学, 理学研究科, 助教 (80374742)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 金属有機構造体 / 酸化還元 / リチウムイオン電池 / 熱電変換

研究成果の概要

本研究ではレドックス活性なMOFsとして、2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone (dhbq)配位子およびその類縁体からなるMOFおよび、希土類フタロシアニン誘導体からなるMOFの開発を行った。dhbq配位子からなるMOFに関しては、Fe(dhbq)(H2O)2, Fe2(dhbq)3およびM(dhbq)(bpy)という３種の新規MOFの合成に成功した。希土類フタロシアニン錯体においては単結晶構造を保ったまま電気化学的に金属－半導体相互変換に成功した。とくに、セリウムイオンからなるMOFにおいてCe3+とCe4+の相安定性に起因する現象を見出した。

自由記述の分野

錯体化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、酸化還元特性と多孔性を併せ持つMOFがもつ特異な性質を明らかにすることが出来た。特に、電気化学的手法を用いることで、MOFのバンドフィリングを連続的に変化することが可能になった。これらの結果により、レドックスMOFをエネルギー貯蔵、スイッチング、熱電変換などに応用するための指針を得ることが出来た。