不規則複雑系多孔体に適用可能なナノ細孔“形状”評価手法の確立

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05213
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 宮脇 仁 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (40505434)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 細孔形状 / 多孔体 / 129Xe-NMR / ナノ細孔 / 不規則複雑系

Outline of Annual Research Achievements

第２年度実施予定として挙げていたTask 2として、分子マスキングとの併用による不規則複雑系多孔体における細孔形状評価法の確立を試みた。マスキング分子により選択的に細孔を予めマスキングし、Xeガスを吸着させたうえで129Xe-NMR法を適用することで、マスキングされていない細孔についての細孔形状情報を得られることを確認した。
また、Task 4に挙げていたXe吸着等温線測定を、異なる細孔発達法で調製した活性炭（１種類の細孔が発達したKOH賦活活性炭および２種類の細孔が発達した水蒸気賦活活性炭）について、-50および-100℃において実施した。これにより、低温129Xe-NMR測定の際のXeガス吸着量および表面被覆率・細孔充填率の推定が可能となった。
さらに、経年劣化により破損したガラス製Xeガス導入システムをステンレス製システムへと再設計・作製することで、導入Xeガス圧力の精密制御が可能となり、異なるXe導入圧力における129Xe-NMRスペクトルからXe原子同士の相互作用による項（δ(Xe)）を求められるようになった。
その他、原料や細孔発達度が異なる炭素多孔体を複数調製し、第３年度に実施予定の実験に供する準備を行った。
これらの知見は、第３年度に予定しているTask 3（あらゆる多孔体に適用可能な細孔形状評価法の確立）およびTask 5（ナノ制限空間の形状と束縛分子の電子分布との相関解明）の基になる重要なものである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

コロナ禍のため在宅勤務時期が長く、分子マスキング法と低温129Xe-NMR法の併用までは進められなかったが、Xe吸着等温線測定を含む当初予定していた要素については検討が進んでおり、全体的にみて、研究はおおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

分子マスキング法と低温129Xe-NMR法の併用を実サンプルについて適用し、あらゆる多孔体に適用できる細孔形状評価法を確立する。また、実験データを元に、ナノ制限空間の“形状”と束縛分子の電子分布との相関解明を試みる。