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2012 Fiscal Year Annual Research Report

配位高分子の規則性一次元空間を利用するイオン輸送機能の創成

Research Project

Project/Area Number 23750155
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

堀毛 悟史  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70552652)

Keywords配位高分子 / イオン伝導体
Research Abstract

金属イオンと配位子からなる配位高分子を用いて様々なプロトン伝導体を合成した。特に1nmを切る一次元細孔を持つ配位高分子の内部空間にイミダゾールなどのプロトンキャリアを充填することで無加湿プロトン伝導挙動を見出した。
水熱合成や固相合成を駆使することで特にZn2+イオンを用いた多彩なプロトン伝導性配位高分子の合成に成功し、100~200度の範囲で10(-3) S/cm以上の無加湿プロトン伝導を示す化合物を作ることに成功した。いずれも一次元チャネルを用いてプロトンキャリア分子を高密度に充填しつつ、それぞれの分子運動の抑制を抑えたことによって得られた結果である。伝導のメカニズムは固体NMR(特に重水素核)の観測から定量的に議論することができ、その結果、結晶構造内部の一部のプロトンキャリアが高速で回転運動をすることによってプロトン伝導が引き起こされていることが分かった。この挙動は柔粘性結晶として見られるものであるが、これまで柔粘性結晶の分野で今回のようなポリマー構造は存在していない。本成果によって結晶性のポリマー構造でありながら、柔粘性結晶挙動を示す新たな物質群を提示することができた。これらは多量に粉末合成が可能であり、化学的安定性や熱的安定性に優れている。このような特性をより高めることによって、今後のイオニクスデバイスである燃料電池やガスセンサー、水蒸気電解などへの応用の基幹材料となりうることが期待される。

  • Research Products

    (23 results)

All 2013 2012

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 16 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 2 results) Book (4 results)

  • [Journal Article] Post-synthesis modification of a porous coordination polymer by LiCl to enhance H+ transport2013

    • Author(s)
      Satoshi Horike
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Pages: 4612-4615

    • DOI

      10.1021/ja3122872

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pore design of two-dimensional coordination polymers toward selective adsorption2013

    • Author(s)
      Yuh Hijikata
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 52 Pages: 3634-3642

    • DOI

      10.1021/ic302006x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Soft 2-D layer porous coordination polymers with 1,2-di(4-pyridyl)ethane2013

    • Author(s)
      Keisuke Kishida
    • Journal Title

      Aust. J. Chem.

      Volume: 66 Pages: 464-469

    • DOI

      10.1071/CH12467

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fe2+ Layered Porous Coordination Polymers and Soft Encapsulation of Guest via Redox Activity2013

    • Author(s)
      Satoshi Horike
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. A

      Volume: 1 Pages: 3675-3679

    • DOI

      10.1039/C3TA01414B

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Selective CO2 Adsorption Accompanied with Low-Energy Regeneration in a Two-Dimensional Cu(II) Porous Coordination Polymer with Inorganic Fluorinated PF6- Anions2012

    • Author(s)
      Shin-ichiro Noro
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 52 Pages: 280-285

    • DOI

      10.1021/ic301823j

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of post-grafted groups of a porous coordination polymer and its proton conduction behavior2012

    • Author(s)
      Munehiro Inukai
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 41 Pages: 13261-13263

    • DOI

      10.1039/C2DT31836A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modular Design of Domain Assembly in Porous Coordination Polymer Crystals via Reactivity-Directed Crystallization Process2012

    • Author(s)
      Tomohiro Fukushima
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Pages: 13341-13347

    • DOI

      10.1021/ja303588m

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inherent Proton Conduction in 2-D Coordination Framework2012

    • Author(s)
      Daiki Umeyama
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Pages: 12780-12785

    • DOI

      10.1021/ja304693r

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Soft Copper(II) Porous Coordination Polymer with Unprecedented Aqua Bridge and Selective Adsorption Properties2012

    • Author(s)
      Elsa Quartapelle Procopio
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 18 Pages: 13117-13125

    • DOI

      10.1002/chem.201201820

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ligand-based Solid Solution Approach to Stabilisation of Sulphonic Acid Groups in Porous Coordination Polymer Zr6O4(OH)4(BDC)6 (UiO-66)2012

    • Author(s)
      Maw Lin Foo
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 41 Pages: 13791-13794

    • DOI

      10.1039/C2DT31195J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dense Coordination Network Capable of Selective CO2 Capture from C1 and C2 Hydrocarbons2012

    • Author(s)
      Satoshi Horike
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Pages: 9852-9855

    • DOI

      10.1021/ja302043u

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Flexible Lewis Acidic Sites in Porous Coordination Polymers by using the Viologen Moiety2012

    • Author(s)
      Masakazu Higuchi
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 51 Pages: 8369-8372

    • DOI

      10.1002/anie.201203834

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coordination-Network-Based Ionic Plastic Crystal for Anhydrous Proton Conductivity2012

    • Author(s)
      Satoshi Horike
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Pages: 7612-7615

    • DOI

      10.1021/ja301875x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Alkaline Earth I3O0 Porous Coordination Polymer: [Ba2TMA(NO3)(DMF)] (H3TMA = trimesic acid)2012

    • Author(s)
      Maw Lin Foo
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 51 Pages: 6107-6111

    • DOI

      10.1002/anie.201202285

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Adsorption Properties of Azulene-Containing Porous Interdigitated Framework2012

    • Author(s)
      Keisuke Kishida
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 41 Pages: 425-426

    • DOI

      10.1246/cl.2012.425

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Solid Solution Approach to 2D Coordination Polymers for CH4/CO2 and CH4/C2H6 Gas Separation: Equilibrium and Kinetic Studies2012

    • Author(s)
      Satoshi Horike
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 3 Pages: 116-120

    • DOI

      10.1039/C1SC00591J

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 配位高分子構造のダイナミックスが誘起するイオン伝導機能2013

    • Author(s)
      堀毛悟史
    • Organizer
      分子研研究会
    • Place of Presentation
      分子科学研究所
    • Year and Date
      20130313-20130313
    • Invited
  • [Presentation] Dynamic coordination framework materials for new energy resources2013

    • Author(s)
      Satoshi Horike
    • Organizer
      Nanomaterial Futures
    • Place of Presentation
      University of Bristol
    • Year and Date
      20130219-20130219
    • Invited
  • [Presentation] Ion transfer in the restricted channels of coordination polymer2013

    • Organizer
      iCeMS Trilateral Australia-USA-Japan Symposium on Porous Materials
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2013-03-08
  • [Book] 多孔性配位高分子(PCP)/金属有機構造体(MOF)の基礎2012

    • Author(s)
      堀毛悟史
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      シグマ-アルドリッチ
  • [Book] 配位高分子を用いたリチウム二次電池 -無機・有機に続く第三の材料となるか-2012

    • Author(s)
      堀毛悟史
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      化学同人
  • [Book] イオン伝導性配位高分子(飛翔する若手研究者)2012

    • Author(s)
      堀毛悟史
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      日本化学会
  • [Book] 空間の「柔らかさ」を利用したCO2分離2012

    • Author(s)
      堀毛悟史
    • Total Pages
      4
    • Publisher
      東京化学同人

URL: 

Published: 2014-07-24  

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