Preparation of MOF-Polymer Hybrids for Enhanced and High Anisotropic Protonic Conductivity

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18F18028
• Research Institution: The University of Tokyo
• Host Researcher: 植村 卓史 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (50346079)
• Foreign Research Fellow: MANNA BIPLAB 東京大学, 新領域創成科学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2018-07-25 – 2020-03-31
• Keywords: MOF / 高分子 / 複合体

Outline of Annual Research Achievements

イオン性MOF内にモノマーを静電相互作用で導入することで、生成する高分子の一次構造や集積構造への影響について調べた。多くの種類のMOFを試したが、モノマーは上手く導入されるものの、重合反応途中で、骨格が壊れるものが多く、戦略の練り直しが必要となった。その過程で、静電相互作用もしくは配位性相互作用を用いることで、高分子を直接導入することを試みている。この系では、使用する高分子の種類や分子量によって、導入の可否が決まることが分かってきた。例えば、アニオン性の内部空間を持つMOFを使い、ポリエチレンイミンのようなカチオン性高分子の導入を行ったが、空間と高分子との相互作用が強く、内部に上手く導入できないことが分かった。そこで、配位性のピリジンサイトを骨格中に有するMOFを使い、ポリビニルピリジンやポリエチレングリコールの導入を検討した。ポリエチレングリコールは上手く導入できることが分かり、高分子の末端を認識した精密な導入が可能であることも示唆された。しかし、ポリビニルピリジンを細孔内に導入する試みは今のところは上手く行っておらず、モノマー導入後に、ラジカル重合をすることで、細孔内へのポリマーの拘束を試みているところである。更なる展開として、ポリマー存在下、MOFをin situ合成することで、複合体の形成を試みており、これまでにはないタイプの新しいホスト―ゲスト複合体としての機能に関して、研究を進めていく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

MOFの細孔内へ高分子を導入する新しい手法の開拓が見込まれるため。

Strategy for Future Research Activity

in situ合成を進めることで、MOF結晶のサイズやモルフォロジーの制御も可能になるかもしれないので、種々、条件検討を行っていく。