吸着ヒートポンプ利用のための高性能二酸化炭素吸着材

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23350072
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境関連化学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 加納 博文 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60334166)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 環境関連化学 / 二酸化炭素吸着 / 配位高分子 / ヒートポンプ

研究概要

遷移金属イオン、配位子、対イオンが異なる7種類の構造柔軟性層状配位高分子が、二酸化炭素吸着においてゲート現象を示すことを各種ガス吸着等温線測定によって明らかにし、その特徴からゲート現象の起源について考察した。ゲート現象に伴う熱量変化をマイクロカロリメータを用いて測定し、ゲート現象に伴う構造変化との関係を明らかにした。これら熱量の値から二酸化炭素の結晶格子内への取り込みにより構造安定化が示唆された。また、二段階ゲート現象を見出し、その構造変化についてモデルを提案した。ELM以外に固体構造の変化を伴って二酸化炭素を取り込む物質系について検討し、ヒートポンプ応用への可能性を考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Grand canonical Monte Carlo simulations of nitrogen adsorption on graphene materials with varying layer number (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ohba, A. Takase, Y. Ohyama, H. Kanoh
  • 雑誌名: Carbon 巻: 61 ページ: 40-46
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.04.061
• [雑誌論文] Energetic contribution to hydration shells in one-dimensional aqueous electrolyte solution by anomalous hydrogen bonds (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ohba and H. Kanoh
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 15 ページ: 5658-5663
  • DOI: 10.1039/c3cp44671a
• [雑誌論文] Vertically Oriented Propylene Carbonate Molecules and Tetraethyl Ammonium Ions in Carbon Slit Pores (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Fukano, T. Fujimori, J. Ségalini, E. Iwama, P.-J. Taberna, T. Iiyama, T. Ohba, H. Kanoh, Y. Gogotsi, P. Simon, K. Kaneko
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 ページ: 5752-5757
  • DOI: 10.1021/jp311896q
• [雑誌論文] Mechanism of Sequential Water Transportation by Water Loading and Release in Single-Walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ohba, S. Taira, K. Hata, H. Kanoh
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 4 ページ: 1211-1215
  • DOI: 10.1021/jz400218s
• [雑誌論文] CO2 Adsorption Properties of Activated Carbon Fibers under Ambient Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakahigashi1, H. Kanoh, T. Ohba, M. Baba, Y. Hattori, N. Inoue, and M. Morimoto
  • 雑誌名: Ads. Sci. Technol 巻: 30 ページ: 621-626
  • DOI: 10.1260/0263-6174.30.7.621
• [雑誌論文] Diffusion-barrier-free porous carbon monoliths as a new form of activated carbon (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kubo, H. Sakamoto, T. Fujimori, T. Itoh, T. Ohba, H. Kanoh, M. Martínez-Escandell, J. M. Ramos-Fernández, M. Casco, MF. Rodríguez-Reinoso, K. Urita, I. Moriguchi, M. Endo, K. Kaneko
  • 雑誌名: ChemSusChem 巻: 5 ページ: 2271-2277
  • DOI: 10.1002/cssc.201200234
• [雑誌論文] Significant Hydration Shell Formation Instead of Hydrogen Bonds in Nanoconfined Aqueous Electrolyte Solutions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ohba, K. Hata, H. Kanoh
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 ページ: 17850-17853
• [雑誌論文] Cooperative Adsorption of Supercritical CH4 in Single-Walled Carbon Nanohorns for Compensation of Nanopore Potential (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ohba, K. Kaneko, M. Yudasaka, S. Iijima, A. Takase, H. Kanoh
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 21870-21873
  • DOI: 10.1021/jp307133m
• [雑誌論文] Facilitation of water penetration through zero-dimensional gates on rolled-up graphene by cluster-chain-cluster transformations (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohba, T., Kanoh, H., Kaneko, K.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 12339-12345
  • DOI: 10.1021/jp302769m
• [雑誌論文] Enhanced CO2 adsorptivity of partially charged single walled carbon nanotubes by methylene blue encapsulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Khoerunnisa, F., Fujimori, T., Itoh, T., Urita, K., Hayashi, T., Kanoh, H., Ohba, T., Hong, S.Y., Choi, Y.C., Santosa, S.J., Endo, M., Kaneko, K.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 11216-11222
  • DOI: 10.1021/jp303630m
• [雑誌論文] Gas Adsorption Mechanism and Kinetics of an Elastic Layer-Structured Metal-Organic Framework (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Kondo, N. Kojima, H. Kajiro, H. Noguchi, Y. Hattori, F. Okino, K. Maeda, T. Ohba, K. Kaneko, H. Kanoh
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 4157-4162
  • DOI: 10.1021/jp210240x
• [雑誌論文] Intensive Edge Effects of Nanographenes in Molecular Adsorptions (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ohba H. Kanoh
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 116 ページ: 511-516
  • DOI: 10.1021/jz2016704
• [雑誌論文] Super Flexibility of a 2D Cu-Based Porous Coordination Framework on Gas Adsorption in Comparison with a 3D Framework of Identical Composition : Framework Dimensionality-Dependent Gas Adsorptivities (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Kondo, H. Kajiro, H. Noguchi, L. Carlucci, D. M. Proserpio, G. Ciani, K. Kato, M. Takata, H. Seki, M. Sakamoto, Y. Hattori, F. Okino, K. Maeda, T. Ohba, K. Kaneko, H. Kanoh
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 133 ページ: 10512-10522
  • DOI: 10.1021/ja201170c
• [雑誌論文] Tuning of Gate Opening of an Elastic Layered Structure MOF in CO2 Sorption with a Trace of Alcohol Molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Cheng, H. Kajiro, H. Noguchi, A. Kondo, T. Ohba, Y. Hattori, K. Kaneko, H. Kanoh
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 27 ページ: 6905-6909
  • DOI: 10.1021/la201008v
• [学会発表] 炭酸カリウムの炭酸水素化反応に及ぼす二酸化炭素濃度の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 駱紅超, ら
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] 構造柔軟性MOFの二段階CO2吸収 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市川真奈美, ら
  • 学会等名: 第64回コロイド及び界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(名古屋市)
  • 年月日: 20130918-20
• [学会発表] Double-step CO2 Sorption of ELM-11 (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh, et al.
  • 学会等名: The 11th International Conference on Fundamental ofAdsorption (FOA11)
  • 発表場所: ハイアットリージェンシーホテル(米国ボルチモア)
  • 年月日: 20130519-24
• [学会発表] 湿潤条件下におけるK2CO3の段階的CO2吸蔵機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千應山英之, ら
  • 学会等名: 第93日本化学会春季年会
  • 発表場所: 立命館大学(草津市)
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Water Sorption Behaviors of Cu-MOFs having Different Dimensional Structures (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh, et al.
  • 学会等名: International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals 2012 (ZMPC2012)
  • 発表場所: アステルプラザ(広島市)
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh, et al.
  • 学会等名: The Third Symposium on Future Challenges for Carbon-based Nanoporous Materials : Adsorption and Energy (3rd CBNM)
  • 発表場所: 信州大学(長野市)
  • 年月日: 2012-05-27
  • 招待講演
• [学会発表] Water Sorption on a Two-Dimensional Cu-MOF having a Flexible Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh, et al.
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists, Conference 2012 (IACIS2012)
  • 発表場所: 仙台国際センター(仙台市)
  • 年月日: 2012-05-15
• [学会発表] 構造柔軟性銅配位高分子錯体および同組成3次元錯体の特異的水蒸気吸着 (2011)
  • 著者名/発表者名: 本木拓也, ら
  • 学会等名: 第25回日本吸着学会研究発表会
  • 発表場所: 沖縄産業支援センター(那覇市)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Calorimetric Study on CO2 Capture by Elastic Layer-structured MOFs (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: 2011 BIT Nano-S&T
  • 発表場所: World EXPO Center(中国大連)
  • 年月日: 2011-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] Elastic Layer-structured MOF (ELM)のゲート現象のメカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: 「ナノ界面・空間の化学」セミナー
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎市)
  • 年月日: 2011-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 構造柔軟性MOFの二酸化炭素吸収熱測定によるゲート現象の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉浦光, ら
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス(京都市)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 柔軟な構造をもCu-MOFカラムによる選択的二酸化炭素分離 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加納博文, ら
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス(京都市)
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Selective CO2 Separation of an Elastic Layer-structured MOF with a Sorption Column (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: 5th International FEZA Conference
  • 発表場所: Valencia Conference Centre (バレンシア, スペイン)
  • 年月日: 2011-07-04
• [学会発表] Adsorption of Lysozyme on Carbon Aerogels from Aqueous Solution (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: CARBON2011
  • 発表場所: 華東理工大学(中国上海)
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] Nanoscale carbon cage-encapsulated metal-organic framework (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kanoh
  • 学会等名: 9th International Symposium on Characterization of Porous Solids
  • 発表場所: International Congress Center Dresden(ドレスデン, ドイツ)
  • 年月日: 2011-06-06
• [図書] 現代界面コロイド科学の事典 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加納博文
  • 総ページ数: 48-49
  • 出版者: 日本化学会編
• [備考]
  • URL: http://pchem2.s.chiba-u.ac.jp/jpn/index.html