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2015 年度 実績報告書

ポストシンセシスによる柔軟性イオン結晶の精密合成と高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 25288025
研究機関東京大学

研究代表者

内田 さやか  東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (10361510)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノ材料 / 複合材料・物性 / 自己組織化
研究実績の概要

結晶性多孔体(ゼオライトや多孔性配位高分子など)は、分子やイオンの凝縮・輸送・変換機能を有し、基礎から実用まで研究が盛んである。これまで申請者は、分子性イオンの複合化による多孔性イオン結晶の合成を行い、既存の結晶性多孔体とは異なる機能性を報告してきた。本研究では、イオン結晶のポストシンセシスによる構造の精密化と高機能化について検討を行った。その結果、今年度は、イオン結晶の構成アニオン(ポリオキソメタレート)に酸化還元活性な元素(モリブデン)を埋め込み、外部トリガー(還元剤の添加)によりセシウムイオンの高容量・高選択的吸着を達成した。具体的には、合成した化合物は各種アルカリ金属、アルカリ土類金属イオンのなかで、Cs+のみを選択的に吸着する。Cs+の取り込み量は151mg/gであり一部の金属硫化物(226mg/g)やチタノシリケート(238mg/g)には及ばないが、実用化されているプルシアンブルー(133mg/g)よりも大きい。POMの還元に伴いCs+を取り込むことから、還元量についてX線光電子分光(XPS)を用いて定量を行い、元素分析や紫外可視吸収スペクトルの結果とあわせて組成式を算出した。その結果、Cs+を取り込んだ還元体は4.8電子分の還元が進行し、3.8個のCs+を取り込んでいた。また、酸化によりCs+を排出しないこと、他の金属イオンとの混合物からCs+を95%以上の選択率で吸着できることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Reduction-Induced Highly Selective Uptake of Cs+ by an Ionic Crystal based on Silicododecamolybdate2016

    • 著者名/発表者名
      S. Seino, R. Kawahara, Y. Ogasawara, N. Mizuno, S. Uchida
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 55 ページ: 3987-3991

    • DOI

      10.1002/anie.201511633

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Functional Mesoporous Ionic Crystal based on Polyoxometalate2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kawahara, K. Niinomi, J. N. Kondo, M. Hibino, N. Mizuno, S. Uchida
    • 雑誌名

      Dalton Transaction

      巻: 45 ページ: 2805-2809

    • DOI

      10.1039/C5DT04556H

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystalline Polyoxometalate (POM)-Polyethylene Glycol (PEG) Composites Aimed as Non-Humidified Intermediate-Temperature Proton Conductors2016

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuboi, M. Hibino, N. Mizuno, S. Uchida
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 234 ページ: 9-14

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2015.11.030

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High CO2/CH4 Separation Performance Exhibited at Room Temperature by a Non-porous Ionic Crystal with 3-Methylpyridinium Cation2015

    • 著者名/発表者名
      D. Hashimoto, S. Uchida
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 44 ページ: 1179-1181

    • DOI

      10.1246/cl.150423

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 多孔性イオン結晶の幾何構造制御と機能発現2016

    • 著者名/発表者名
      内田さやか
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府、京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Acid Catalysis in Porous Ionic Crystals with Salophen Complex and Polyoxometalate2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kawahara, S. Uchida
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府、京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-27
  • [学会発表] レドックス型多孔性イオン結晶によるセシウムイオンの高選択的吸着2016

    • 著者名/発表者名
      内田さやか
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府、京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Selective uptake of Cs+ by porous ionic crystals based on redox of polyoxometalates2015

    • 著者名/発表者名
      S. Seino, S. Uchida
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Redox-induced selective uptake-release of cations in porous ionic crystal based on polyoxomolybdates2015

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of heterogeneous catalysts composed of aluminum hydroxide cluster and [CoW12O40]6-2015

    • 著者名/発表者名
      T. Mura, S. Uchida
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of heterogeneous catalyst composed of aluminum hydroxide cluster polycation and [SiV3W9O40]7-2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mizuno, S. Uchida
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Mesoporous ionic crystals constructed with cationic metal complexes (M = Cr3+, Fe3+) and anionic polyoxometalates: Importance of water2015

    • 著者名/発表者名
      R. Kawahara, K. Niinomi, S. Uchida
    • 学会等名
      PACIFICHEM 2015
    • 発表場所
      ホノルル、米国
    • 年月日
      2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Redox-Induced Highly Selctive Uptake of Cs+ by an Ionic Crystal based on Polyoxometalate2015

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida
    • 学会等名
      Topolgy/Geometry-driven Electron Systems toward New Horizon of Functional Materials
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県、名古屋市)
    • 年月日
      2015-12-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Behavior and Functions of Water Clusters in Novel Mesoporous Ionic Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      川原良介、新家和真、内田さやか
    • 学会等名
      錯体化学会第65回討論会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県、奈良市)
    • 年月日
      2015-09-22
  • [学会発表] Acid reaction catalyzed by mesoporous ionic crystals2015

    • 著者名/発表者名
      新家和真、川原良介、内田さやか
    • 学会等名
      錯体化学会第65回討論会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県、奈良市)
    • 年月日
      2015-09-22
  • [学会発表] 多核水酸化アルミニウムを用いた多孔性イオン結晶2015

    • 著者名/発表者名
      村拓人、水野広介、内田さやか
    • 学会等名
      錯体化学会第65回討論会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県、奈良市)
    • 年月日
      2015-09-22
  • [学会発表] レドックス型多孔性イオン結晶による外部金属イオンの還元反応2015

    • 著者名/発表者名
      間明祥太郎、内田さやか
    • 学会等名
      錯体化学会第65回討論会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県、奈良市)
    • 年月日
      2015-09-21
  • [学会発表] 酸化還元型多孔性イオン結晶によるセシウムの選択的吸着2015

    • 著者名/発表者名
      清野紗央里、内田さやか
    • 学会等名
      錯体化学会第65回討論会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県、奈良市)
    • 年月日
      2015-09-21
  • [学会発表] ポリ酸と多核水酸化アルミニウムイオンからなる多孔性触媒の合成2015

    • 著者名/発表者名
      水野広介、村拓人、内田さやか
    • 学会等名
      第116回触媒討論会
    • 発表場所
      三重大学(三重県、津市)
    • 年月日
      2015-09-18
  • [学会発表] Post-Synthetic Modification of Redox-Active Porous Ionic Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      R. Kawahara, S. Uchida
    • 学会等名
      ZMPC2015
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道、札幌市)
    • 年月日
      2015-06-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Redox-Induced Selective Uptake-Release of Cations in Porous Ionic Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida
    • 学会等名
      ICNM2015
    • 発表場所
      台北、台湾
    • 年月日
      2015-06-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] ナノ空間材料ハンドブック (有賀克彦監修)2016

    • 著者名/発表者名
      内田さやか
    • 総ページ数
      548
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス

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公開日: 2017-01-06  

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