固体プロトニクスに基づく新しい物性化学の展開

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23245012
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 北川 宏 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90234244)
• 研究分担者: 前里 光彦 京都大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60324604) ; 魚谷 信夫 京都大学, 物質―細胞統合システム拠点, 特任教授 (90602417) ; 山田 鉄兵 九州大学, 大学院工学研究院, 准教授 (10404071)
• 研究期間 (年度): 2011-05-31 – 2014-03-31
• キーワード: プロトニクス / プロトン伝導 / 多項性金属錯体 / 電極触媒

研究概要

多彩な酸塩基性配位高分子群の設計・構築を行い、そのプロトン伝導メカニズムの詳細を明らかにした。配位水が固体中で1次元に連なった配位高分子Fe(ox)・2H2Oが超プロトン伝導性を示すことを見出した。また、シュウ酸架橋二次元配位高分子を用いて、酸性基および水分子が層間部分に集積された新規配位高分子(NH4)2(adp)[Zn2(ox)3]·3H2Oの合成に成功し、約10-2 Scm-1という金属錯体中で最高値のプロトン伝導体の開発に成功した。また、選択的なガス吸着能を示す金属錯体ナノチューブの合成に成功し、その構造と電子状態を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Superprotonic Conductivity in a Highly Oriented Crystalline Metal-organic Framework Nanofilm (2013)
  • 著者名/発表者名: G.Xu, K.Otsubo, T.Yamada, S.Sakaida, H.kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135巻(DOI:1021/ja402727d) ページ: 7438-7441
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of Face-centered Cubic Ruthenium Nanoparticles : Facile Size-controlled Synthesis using the Chemical Reduction Method (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kusada, H. Kobayashi, T. Yamamoto, S. Matsumura, N. Sumi, K. Sato, K. Nagaoka, Y. Kubota, H.Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135巻 ページ: 5493-5496
  • DOI: 10.1021/ja311261s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton-ConductiveMagneticMetal-Organi cFrameworks,{NR3(CH2COOH)}[MaIIMbIII(ox)3] : Effect of Carboxyl Residue upon Proton Conduction (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Okawa, M. Sadakiyo, T. Yamada, M. Maesato, M.Ohba, H.Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135巻 ページ: 2256-2262
  • DOI: 10.1021/ja309968u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene Oxide Nanosheet with High Proton Conductivity (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Karim, K. Hatakeyama, T. Matsui, H. Takehira, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, T. Akutagawa, T. Nakamura, S. Noro, T. Yamada, H. Kitagawa, S. Hayami
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135巻 ページ: 8097-8100
  • DOI: 10.1021/ja401060q
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Promotion of Low-Humidity Proton Conduction by Controlling Hydrophilicity in Layered Metal-Organic Frameworks (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sadakiyo, H. Okawa, A. Shigematsu, M. Ohba, T. Yamada, H. Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134巻 ページ: 5472-5475
  • DOI: 10.1021/ja300122r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finding Hydrogen-Storage Capability in Iridium Induced by the Nanosize Effect (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kobayashi, M. Yamauchi, H. Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134巻 ページ: 6893-6895
  • DOI: 10.1021/ja302021d
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Promotion of Low-Humidity Proton Conduction by Controlling Hydrophilicity in Layered Metal-Organic Frameworks (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Sadakiyo, H.Ōkawa, A.Shigematsu, M.Ohba, T.Yamada, H.Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134巻(DOI:1021/ja300122r) ページ: 5472-5475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanosize-Induced Hydrogen Storage and Capacity Control in a Non-Hydride Forming Element : Rhodium (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kobayashi, H.Morita, M.Yamauchi, R.Ikeda, H.Kitagawa, Y.Kubota, K.Kato, M.Takata
  • 雑誌名: Am. Chem. Soc 巻: 139巻 ページ: 11050-11053
  • DOI: 10.1021/ja203291n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydroxyl Group Recognition by Hydrogen-Bonding Donor and Acceptor Sites Embedded in a Layered Metal-Organic Framework (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Sadakiyo, T. Yamada, H. Kitagawa
  • 巻: 133巻
  • ページ: 11050-11053
  • DOI: 10.1021/ja203291n
  • 査読あり
• [学会発表] Conductive MOF Nanotube (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: ICSOM2013
  • 発表場所: Delta centre-ville,Quebec Canada
  • 年月日: 2013-07-15
• [学会発表] Solid-State Protonics in Nano-Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: ISCOM2013
  • 発表場所: Conference Center
  • 年月日: 2013-05-17
• [学会発表] 次元交差領域における物質探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] Solid-state protonics for clean energy (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: 錯体化学会 第62回討論会
  • 発表場所: 富山大学 五福キャンパス
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Solid-state protonics in MOFs & SurMOFs (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: MOF2012
  • 発表場所: John McIntyre Conference Centre, Edinburgh, Scotland, UK
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] テトラチアフルバレンを包接したMX-tube 錯体の電子物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学 日吉キャンパス矢上キャンパス
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 電子ドナー分子を取り込んだMX-tube 型白金錯体の構造と物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 電子ドナー性分子を取り込んだX-tube 型金属錯体の電子物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: 第61回錯体化学討論会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] creation of Functional Materials on the Basis of Elemental Strategy (0)
  • 著者名/発表者名: 北川 宏
  • 学会等名: 錯体化学会第63回討論会
  • 発表場所: 琉球大学 千原キャンパス
  • 年月日: 00001103
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/ossc/r.html