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本研究課題では、環境負荷の少ない多孔質ナノ孔結晶体である「γ-シクロデキストリン系金属有機構造体(CD-MOF)」のナノ孔を用いた研究を行った。CD-MOF結晶は内部に約1 nmの疎水性空間と約1.7 nmの親水性空間が交互に並んでおり、両親媒性ナノ孔結晶材料として機能する。
2020年度は(1)CD-MOFへの導入が困難であった疎水性分子1-メチルアミノピレン塩酸塩(PMA)をCD-MOFへ導入し、その存在状態を検討した。また、(2)CD-MOFへ新たな機能性を付与するために、原料であるγ-CDに化学修飾したCD-MOFを合成し、二酸化炭素の吸着挙動や状態を調査した。
(1)CD-MOFのナノ孔へ疎水性分子であるPMAを高い割合で導入する新規共結晶化法を開発した。またCD-MOFのナノ孔内でPMAは1分子ないし2分子会合体としてCD-MOFの疎水性ナノ孔に存在していることが示唆された。
(2)化学修飾したγ-CDを用いてCD-MOFを合成することで、結晶性を維持しつつ、CD-MOFに新たな性質を持たせることや、CD-MOFのナノ空間の親水・疎水性の制御が可能になると考え研究を行った。γ-CDのヒドロキシル基へエチレンジアミン(EDA)を化学修飾したGCD-DEAを原料としてGCD-EDA/CD-MOFを合成した。BET比表面積は通常のCD-MOFよりも低い値となったが、CD-MOF特有の構造が維持されて結晶化していることを確認した。GCD-EDA/CD-MOFの性能を評価するために二酸化炭素の吸着実験を行い、二酸化炭素はGCD-EDA/CD-MOFへ化学吸着していることを明らかにした。
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