| 研究課題/領域番号 |
25410191
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 奈良女子大学 |
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研究代表者 |
飯田 雅康 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (00107343)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | プロトン性イオン液体 / キレートアミン極性基 / 遷移金属イオン / サイクリックボルタンメトリー / 二酸化炭素 / 紫外可視吸収スペクトル / NMR緩和 / EXAFS |
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| 研究概要 |
本研究では、研究代表者が独自に開発しているキレートアミン型のイオン液体を軸に、その機能性を特に発揮できる遷移金属を含む系の特異な性質を明らかにして行くことが主な目的である。今年度は５年ほど前に新規に開発したアルキルエチレンジアミンプロトン性イオン液体(PIL)を主な対象として、銅(II)イオンやニッケル(II)イオンとの常磁性緩和による相互作用を追求する点に成果があった。銅(II)イオンによる緩和時間の温度依存性の精密解析によりイオン液体中の錯形成の寿命を世界中の研究者に先駆けて決定することに成功し、それが通常の分子液体中に比べて特別長くなっていることを突き止めたのは大きな成果である。また本補助金の半額以上を投資して購入した紫外可視吸光分光計は、昨年５月に導入以来フル稼働し、銅イオンやニッケルイオンの錯形成に関する基本的で価値ある情報を数多く導き出し、研究の進展に大きく貢献した。連携研究者の原田准教授との協同研究では、高エネ研の EXAFS により銅(II)錯形成に関する精密な構造についての情報を得た。この得られた情報も上記のNMRの動的データの解析に重要な役割を果たした。一方、研究代表者の開発したイオン液体を用いた産総研との二酸化炭素吸収に関する基礎研究、電力中央研・慶応大との金属錯体の電気化学挙動に関する研究など、協同研究も順調に進展し貴重な成果が得られつつある。特に、先行している産総研との協同研究は特許の出願を検討している。
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| 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
研究の基本となるのは、新規のアミンキレート型のイオン液体の開発とその遷移金属イオンとの選択的相互作用である。これについては、これまで主に扱ってきたエチレンジアミン型に加えて、キレート部位のアミンをひとつ増やして金属イオンとのより強い相互作用が期待できるジエチレントリアミン型について、再結晶を取り入れた新たな精製法が見つかり研究が大きく進展した。また従来型のエチレンジアミン型イオン液体と遷移金属イオン（主に銅(II)イオン）との相互作用については、ＮＭＲ縦緩和時間の温度依存性を取り入れることにより飛躍的に研究の進展が見られた。本科研費で購入した紫外可視分光光度計を駆使することにより、相互作用に関する基本的で有用なデータが数多く得られた。EXAFS測定からも順調に重要な情報が得られている。更に、研究代表者の開発した新規のキレートアミン型イオン液体の機能性の高さが認められ、産総研や電力中央研究所との協同研究も順調に進展しつつある。大学院生二人も合わせて年３回の学会発表を行った。以上の進み具合は、いずれも当プロジェクトの順調な進展を裏付けている。論文発表に関してはこの１年で重要な論文１篇を発表したが、最も核になる論文はかなり大部になることもあって、詰めの段階で当初の予定より作成にやや時間がかかっている。しかし、重要論文なので慎重に詰めて行きたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
主に銀、銅、ニッケルなどの金属イオンを対象にしてきた系を、更にバナジウムや亜鉛などの遷移金属に拡張するとともに、平成25年度に試料の精製に大きな進展があったジエチレントリアミン型の極性基を含むイオン液体にまで、系を拡張して研究の大きな進展を図る。この極性基のイオン液体を用いることにより、更に遷移金属や二酸化炭素などのルイス酸を取り込むことが有利になることが期待できる。手法としては、平成25年度の末に大きな成果が得られたNMRの縦緩和時間の温度依存性を、ニッケル(II)やバナジウム(IV)など、銅(II)以外の常磁性金属イオンにまで拡張する。これまでの予備実験では、バナジウム(IV)の塩は銅(II)やニッケル(II)のようには、イオン液体に溶解しないことが分かった。 配位子を工夫した錯体を合成するなり努力したい。連携研究者の原田准教授との高エネ研EXAFS を用いた精密解析も貴重な情報を与えてくれるのでジエチレントリアミン系に更に適用して行く。この手法により精密な金属イオンの配位構造が分かる。また、本科研費による主な購入物品となった紫外可視分光光度計は一連の研究で常に基本的な錯形成に関する情報を与えてくれるので極めて重要である。二酸化炭素の吸収に関する産総研との、また当該イオン液体を媒体として用いた金属錯体の電気化学的研究も電力中央研究所・慶応大と連携して進めて行きたい。これまで本研究室ではＣＶ(Cyclic Voltammetry)のような電気化学的測定の経験はあまりないので、経験の豊富な協同研究相手先と十分連絡を取って本研究室ででも十分測定して行く体制を整えたい。
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