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ポリ酸を基盤とした高速イオン輸送を可能とするモレキュラーアロイ結晶の創製

创建能够基于多元酸进行高速离子传输的分子合金晶体

基本信息

批准号：
21J11082
负责人：
岩野司
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は高プロトン伝導体創製を目指し、それ自体に永久双極子モーメントを有するポリ酸を基盤としたイオン結晶の合成に取り組んだ。昨年度の検討により副生成物として単モレキュラーアロイ結晶のみを単離することは困難であることが分かった。そこで今年度は視点を変えて細孔内の電位勾配を生じさせる新たな戦略として、永久双極子モーメントを有するポリ酸に着目した。具体的には、電荷と永久双極子モーメントの有無が異なるPreyssler型ポリ酸(K2P5W30O110]13-、[Ca(H2O)P5W30O110]13-、[Eu(H2O)P5W30O110]12-)とPAA、K+からなるイオン結晶を(化合物I, II, III)合成した。単結晶X線構造解析から結晶構造を調べたところ、永久双極子モーメントを持つポリ酸からなるII, IIIは永久双極子モーメントを持たないポリ酸からなるイオン結晶Iとは異なる結晶構造であることが分かった。以上の結果から、Preyssler型ポリ酸からなるイオン結晶の結晶構造は負電荷の大きさではなく、ポリ酸の永久双極子モーメントに依存することを見出した。次にプロトン伝導度を測定したところ、相対湿度(RH) 75%におけるプロトン伝導度は、IIとIIIでは10-2 S cm-1オーダーの高プロトン伝導性を示す一方で、Iは10-3 S cm-1オーダーに留まった。プロトン伝導の活性化エネルギーは、I、II、IIIでそれぞれ0.44 eV、0.32 eV、0.35 eVであった。加湿条件下のIR測定(In situ IR)の結果、II, IIIではOH伸縮振動に由来するピークが低波長シフトしており、水素結合ネットワークが密になっていた。これが高いプロトン伝導性に寄与していることを明らかにした。

This year's high-voltage conductor creation is aimed at self-permanent dipole synthesis. The second phase of the process is the separation of crystals. This year, the potential matching in the pore is generated, and the permanent dipole is generated. The specific structure of the compound is as follows: (K2P5W30O110) 13-,[Ca(H2O) P5W30O110] 13-,[Eu(H2O) P5W30O110]12-) PAA, K+, etc. Crystal X-ray structure analysis: crystal structure: modulation, permanent dipole: maintenance, acid: II, III permanent dipole: maintenance, acid: I, crystal structure: maintenance, acid: II, III permanent dipole: maintenance, acid: I, crystal structure: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, acid: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, acid: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, permanent dipole: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, permanent dipole: maintenance, acid: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, acid: III, permanent dipole: maintenance, permanent The above results show that the crystal structure of Preyssler-type polyacid depends on the negative charge and the permanent dipole of polyacid. The second phase conductivity was measured at 75% RH, and the second phase conductivity was 10-2 S cm-1. The third phase conductivity was 10-3 S cm-1. The activity of the active phase is 0.44 eV, 0.32 eV and 0.35 eV respectively. Results of IR measurement under humidified conditions (In situ IR), II, III. The origin of OH stretching vibration is low wavelength, and the origin of water binding is dense. This is the first time I've ever seen a woman.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ユウロピウムイオンと結合したポリ酸とポリマーからなる結晶性高プロトン伝導体

由聚酸和聚合物与铕离子结合组成的结晶高质子导体

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩野司;内田さやか
通讯作者：
内田さやか

Macrocyclic Polyoxometalates: Selective Polyanion Binding and Ultrahigh Proton Conduction

大环多金属氧酸盐：选择性聚阴离子结合和超高质子传导

DOI：
10.1002/anie.202200666
发表时间：
2022
期刊：
Angewandte Chemie International Edition
影响因子：
0
作者：
Zhu Minghui;Iwano Tsukasa;Tan Mengjin;Akutsu Daiki;Uchida Sayaka;Chen Guanying;Fang Xikui
通讯作者：
Fang Xikui

ユウロピウムイオンと結合したポリ酸とポリマーからなる結晶性高プロトン伝導体の創製

由聚酸和聚合物与铕离子结合组成的结晶高质子导体的制备