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2012 年度 実施状況報告書

金属―多価ホスホネート層状構造を基にしたナノスペース材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 24550230
研究種目

基盤研究(C)

研究機関東京農工大学

研究代表者

前田 和之  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60343159)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード層状・層間化合物 / ハイブリッド多孔体 / 金属ホスホネート / ナノシート
研究概要

本研究は、層状亜鉛 1,3,5-ベンゼントリホスホネート(ZBP)や類似の層状金属多価ホスホネートを用い、層構造を保持したまま種々のナノスペース材料に変換する方法について検討することを目的としており、H24年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。
1.基板表面をポリカチオンポリマーで修飾し、単層状態でZBP ナノシート(NS)を固定化する方法について検討した。Si基板上にpoly (diallyldimethylamonium chloride)(PDDA)を修飾した場合に最も薄いNSが得られ、AFMより単層ZBP NSを被覆している界面活性剤が片面のみPDDAとイオン交換して除去され、基板上に固定化されたことが明らかになった。
2.層状ZBPをMCl(M=K, Rb, Cs)水溶液中で処理することにより、層間有機物のイオン交換が起きるだけでなく、一部溶解したZnイオンが層間を架橋して新規オープンフレームワーク化合物(ZBP-M)に変換されることが、粉末X線結晶構造解析により解明された。ZBP-Mは骨格中に有機部位を含むこれらのイオン交換選択性についても検討した。
3.1,3,5-ベンゼントリホスホン酸(BTP)とランタニド塩より新規層状ホスホネート化合物LBP-IIが得られ、DMF中での単層NSへの層剥離に成功した。LBP-IIへのEuやTbのドーピングも可能であり、層剥離により蛍光性を示すNSコロイドが得られた。さらに、カチオン性有機添加物共存下でのランタニド源を用いた同様の合成により同じトポロジーの層構造を有する有機層間架橋体が得られた。特にdboを添加した系では窒素吸着を示し、ミクロ多孔性であることがわかった。
4.ピレンテトラホスホン酸を用いて水熱合成法により得られたMgホスホネートは、用いた溶媒により異なる結晶構造、蛍光特性を示すことを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ZBP NSの積層制御やメソ多孔体化など研究項目によっては進捗が十分とは言えないものもある一方で、当初予定以上に進展した項目もあり、全体としてはおおむね順調に進展していると判断している。特に、BTPとランタニド塩より得られたLBP-II系では既に次年度分の実施内容を先取りした成果が得られており、今後も多様な展開が期待される。

今後の研究の推進方策

H25年度においては、当初計画にて予定していた以下の課題、1.新規層状オルガノホスホネートのナノシート積層制御及びナノスペース材料への変換、2.オルガノホスホネートナノシート積層体の光学特性及び電気物性評価、3.オルガノホスホネート層間の多座配位子架橋による多孔体構築、について検討を行う。特に1.ではLBP系へのドーピングによる蛍光特性の付与やミクロ多孔体化等を中心に取り組む。さらに、ZBP NSの積層制御やメソ多孔体化等の課題にも引き続き取り組むとともに、放射光を用いた薄膜XRDによりこれまで得られたナノシートが元の結晶構造を保持しているのか評価を試みる。

次年度の研究費の使用計画

H24年度は、これまで運営費交付金のみ使用可能であった学内共通機器利用料について、昨年度から科研費による支出が可能になったので、本課題に関連した機器利用に関して支出した。その一方で、試薬等の消耗品費にかかる費用を予定よりやや圧縮した結果として若干の残額が生じたが、次年度H25年度に学内共通機器利用料として使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The First Lanthanide Organophosphonate Nanosheet by Exfoliation of Layered Compound2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Araki, Atsushi Kondo, Kazuyuki Maeda
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 ページ: 552-554

    • DOI

      10.1039/C2CC36703C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Zeolite-like Zinc 1,3,5-Benzenetriphosphonate Open-Frameworks by Topotactic Pillaring of Anionic Layers2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Maeda, Ryohei Takamatsu, Miki Mochizuki, Kanako Kawawa, Atsushi Kondo
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 42 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C3DT33037K

    • 査読あり
  • [学会発表] ピレンテトラホスホン酸金属塩の合成と蛍光挙動2013

    • 著者名/発表者名
      黒田友也、近藤篤、前田和之
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      草津(滋賀)、立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130324-20130324
  • [学会発表] 結晶性アルミニウムフルオロオルガノホスホネートの合成と評価2013

    • 著者名/発表者名
      川合哲文、近藤篤、前田和之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2013年 年会
    • 発表場所
      東京、東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      20130319-20130319
  • [学会発表] 亜鉛 1,3,5-ベンゼントリホスホネートナノシートの固定化2013

    • 著者名/発表者名
      Dam Thien Ngan、高松良平、近藤篤、前田和之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第51回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      仙台、仙台国際センター
    • 年月日
      20130109-20130109
  • [学会発表] Nドナー層間架橋配位子を含む希土類1,3,5-ベンゼントリホスホネートの合成と構造2012

    • 著者名/発表者名
      荒木孝啓、近藤篤、前田和之
    • 学会等名
      ゼオライト学会第28回ゼオライト研究発表会
    • 発表場所
      東京、タワーホール船堀
    • 年月日
      20121130-20121130
  • [学会発表] Synthesis of a novel microporous copper 1,3,5-benzenetriphosphonate and adsorption of CO2 and ethanol2012

    • 著者名/発表者名
      Tokuya Satomi, Atsushi Kondo, Kanami Azuma, Kazuyuki Maeda
    • 学会等名
      ZMPC2012
    • 発表場所
      広島、アステールプラザ
    • 年月日
      20120731-20120731
  • [学会発表] Formation of zeolite-like open-framework by spontaneous pillaring of zinc 1,3,5-benzenetriphosphonate layers on cation exchange with alkali metal halides2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Maeda, Ryohei Takamatsu, Miki Mochizuki, Kanako Kawawa, Atsushi Kondo
    • 学会等名
      ZMPC2012
    • 発表場所
      広島、アステールプラザ
    • 年月日
      20120731-20120731
  • [学会発表] Preparation of rare-earth 1,3,5-benzenetriphosphonates composed of hybrid nanosheet layers2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Araki, Atsushi Kondo, Kazuyuki Maeda
    • 学会等名
      ZMPC2012
    • 発表場所
      広島、アステールプラザ
    • 年月日
      20120729-20120729
  • [備考] 東京農工大学前田研究室

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~k-maeda/index.html

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公開日: 2014-07-24  

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