2018 Fiscal Year Annual Research Report
エアロゾル合成による多孔性配位高分子の形態制御－ナノ材料との複合と薄膜作製－
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16H06128
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
久保 優 広島大学, 工学研究科, 助教 (00633752)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | Metal-organic framework / 機能性ナノ粒子 / 薄膜 / 複合材料 / HKUST-1 / UiO-66 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では噴霧乾燥を利用した多孔性配位高分子 (MOF) のエアロゾル合成プロセス (ASP) を機能性ナノ材料複合MOFの合成およびMOF薄膜作製の2つの形態制御プロセスへと発展させることを目的としている。平成30年度は、様々なナノ材料を複合したMOF粒子および薄膜の作製とその応用を目的とした。
新たな対象MOFとしてUiO-66（Zr6O4(OH)4(BDC)12; BDC2- = 1,4-benzenedicarboxylate）のASPによる合成を行った。様々な合成条件を検討した結果、ワンステップで合成できる条件を明らかにした。
ナノ材料内包複合MOF粒子の合成では、新たにパラジウムナノ粒子、カーボンナノチューブ（CNT）を、HKUST-1 (Cu3(BTC)2; BTC3- = 1,3,5-benzenetricarboxylate)中に含有量を制御して内包することに成功した。また前年度までに開発した噴霧法によるMOF薄膜作製装置を用いて、平滑基板だけでなく、多孔質アルミナ基板やポリマーフィルム上でも同様の成膜ができることを明らかにした。またMOF原料溶液にCNTを加えて噴霧することで、薄膜中にCNTが複合されたHKUST-1薄膜の作製に成功した。CNTを複合することによって水蒸気安定性が向上することを明らかにした。またある濃度以上のCNTを複合することで自立膜としても得ることができた。
さらにASPによるMOF粒子および薄膜の形成メカニズムを明らかにするため、バッチプロセスによる結晶形成速度解析に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度までに、ASPによる様々な機能性ナノ材料を複合したMOF粒子の連続合成および複合MOF薄膜の作製に成功しており、概ね計画通り進んでいる。ナノ材料複合MOF粒子の研究成果については平成30年度に学術論文として公表した。またCNTを複合したMOF薄膜では強度や水蒸気安定性の向上が確認できたため、進展は順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
機能性ナノ材料複合MOF粒子および薄膜の吸着や触媒などの機能性評価を行う。またASPによるMOFの形態制御プロセスを確立するため、噴霧液滴内でのMOF形成機構を明らかにすることを試みる。
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