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2013 年度 実施状況報告書

革新的室温ガス吸着物質を指向したナノ空間中のパーフルオロアルカン疑似液相の実現

研究課題

研究課題/領域番号 25620187
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関京都大学

研究代表者

松田 亮太郎  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 准教授 (00402959)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード多孔性配位高分子 / 吸着 / ミクロ孔 / 細孔 / 金属錯体 / MOF
研究概要

従来の多孔 性固体への吸着の概念である「細孔表面が作る規定されたエネルギーポテンシャルへの気体分子捕捉」ではなく、「疑似液相が作る柔軟なエネルギーポテンシャルへの気体分子の溶解」という新概念に基づく物質設計を行い、常温・常圧での大量気体吸着物質の創製のために、気体親和性の高いパーフルオロカーボンを有する配位子の合成とそれらを用いた新しい多孔性金属錯体の合成を行った。具体的にはまず配位子として①1,4-Bis(4-pyridyl)-2,5-diperfluorobenzene、②1,4-Dicarboxyl-2,5-diperfluorobenzene、③1,3-Dicarboxyl-5-perfluorobenzeneの合成を行った。さらにこれらと金属イオン(Zn(II)、Cu(II))とを組み合わせて多孔性配位高分子の合成に成功した。その中でもCu(II)イオンと③1,3-Dicarboxyl-5-perfluorobenzeneと組み合わせて合成した多孔性配位高分子では多数の単結晶構造を得ることができた。その構造中には一次元細孔性のナノチャンネルを有しており、そのナノチャンネル中には配位子由来のパーフルオロカーボンが充填されていることを確認した。さらにこれらの多孔性配位高分子の吸着測定を行った結果、様々ガス分子を吸着することが明らかにした。また、吸着物性、特に吸着温度はパーフルオロカーボンの鎖長で変化する事を明らかにすることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

25年度は物質合成に専念する計画であったが、化合物の合成が当初の予定より順調に進捗したため、吸着物性測定にまで着手することができた。さらに単に着手するだけでなく、パーフルオロカーボンの鎖長変化による吸着温度変化の観測という、本研究の目的を達成するうえで重要なデータを得ることができたため、本研究課題は当初計画以上に進捗しているといえる。

今後の研究の推進方策

今年度得られた吸着物性を物質合成へとフィードバックしより、パーフルオロカーボンのナノ空間での運動状態が大きな物質の合成を行っていく。また、ナノ空間中でのパーフルオロカーボンの構造や運動状態を赤外分光測定やX線回折測定などのその場測定の手法を用いて明らかにしていく。さらに、様々なガス(酸素、窒素、水素、 二酸化炭素等)に関して吸着測定を行って吸着物性を評価する。また、吸着温度の向上を目指し、構造と吸着物性の関連性を明らかにしていく。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Self-Accelerating CO Sorption in a Soft Nanoporous Crystal2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sato, Wataru Kosaka, Ryotaro Matsuda, Akihiro Hori, Yuh Hijikata, Rodion V. Belosludov, Shigeyoshi Sakaki, Masaki Takata, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Science

      巻: 343 ページ: 167-170

    • DOI

      10.1126/science.1246423

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly proton conductive nanoporous coordination polymers with sulfonic acid groups on the pore surface2014

    • 著者名/発表者名
      Padmini Ramaswamy, Ryotaro Matsuda, Wataru Kosaka, George Akiyama, Hyung Joon Jeon, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Chem. Commun

      巻: 50 ページ: 2292-2294

    • DOI

      10.1039/C3CC47980C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microporous Structures Having Phenylene Fin: Significance of Substituent Groups for Rotational Linkers in Coordination Polymers2014

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Matsuda, Wataru Kosaka, Ryo Kitaura, Yoshiki Kubota, Masaki Takata, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 189 ページ: 83–90

    • DOI

      10.1016/j.micromeso.2013.10.029

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Situ Generation of Functionality in a Reactive Haloalkane-Based Ligand for the Design of New Porous Coordination Polymers2013

    • 著者名/発表者名
      Prakash Kanoo, Ryotaro Matsuda, Hiroshi Sato, Liangchun Li, Hyung Joon Jeon, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 52 ページ: 10735-10737

    • DOI

      10.1021/ic401924d

    • 査読あり
  • [学会発表] 多孔性金属錯体による気体認識・分離科学の新展開2014

    • 著者名/発表者名
      松田 亮太郎
    • 学会等名
      第1回東北大学リーディング大学院研究会
    • 発表場所
      東北大学理学部化学
    • 年月日
      20140222-20140222
    • 招待講演
  • [学会発表] 選択的気体吸着に向けた光応答性多孔性金属錯体の設計と合成2013

    • 著者名/発表者名
      松田亮太郎 ・ 佐藤弘志 ・ 矢部麻美 ・ 北川進
    • 学会等名
      第27回日本吸着学会研究発表会
    • 発表場所
      千葉大学 けやき会館
    • 年月日
      20131121-20131121
  • [学会発表] Soft Secondary Building Units of Porous Coordination Polymers Showing Unusual Guest Adsorption Behaviors2013

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Matsuda, Hiroshi Sato, Susumu Kitagawa
    • 学会等名
      International Symposium on 4th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC4)
    • 発表場所
      International Convention Center, Jeju, Korea
    • 年月日
      20131106-20131106
  • [学会発表] 多孔性金属錯体の光分子吸着2013

    • 著者名/発表者名
      松田亮太郎 ・ 佐藤弘志 ・ 矢部麻美 ・ 北川進
    • 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
      20131102-20131102
  • [学会発表] Crystalline Porous Coordination Polymers Having Selective Guest Sorption Functions2013

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Matsuda,
    • 学会等名
      Light and Particle Beams in Materials Science 2013
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center
    • 年月日
      20130829-20130829
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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