2021 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of metal-organic framework glasses with high impact resistance and semiconducting properties
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19K22200
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堀毛 悟史 京都大学, 高等研究院, 准教授 (70552652)
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2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 金属ー有機構造体 / ガラス / 機械特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度得られたFe2+/Fe3+混合原子価からなるプルシアンブルー誘導体（PBA）ガラスの定量的解析評価および関連化合物の拡張を検討した。Fe/Fe以外に、Cu/FeのPBAを作成し、さらにFe/Fe、Cu/Feいずれにおいても、内部構造の欠陥量や結晶水の量を調整した各種サンプルを合成し、ボールミル処理によるガラス化の現象について追跡した。放射光X線散乱をもとにしたPDF（二体分布関数）から、金属イオンーCNの結合がガラス相においても多く保たれていること、またFe/Fe系のほうがCu/Feよりもガラス化に必要とするミリング時間が長い（～144時間）であることが分かった。それぞれの有する格子の安定性が金属イオン、欠陥量、結晶水量に依存することを確認した。さらにこれら試料についてインデンテーション測定を含む各種メカニクス測定を実施したところ、ガラス化に必要なボールミル時間にほぼ反比例したヤング率を示すことが分かった。合成したガラスについてガス吸着測定を行うと、ほぼ多孔性が消失していることが分かった。一方で当該ガラスを加湿下で暴露することにより、結晶性が復活することが分かり、その再結晶構造は、Pristineの結晶状態よりも高い多孔性を示すことが分かった。通常、ボールミル＋再結晶化のプロセスで得られるMOFでは、多孔性はPristine構造より20％以上減少することが分かっているが、この結果は反対の挙動を示す。これは再結晶過程で内部のチャネルが貫通し、より多くの内部構造を利用できるためと推察している。
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