架橋配位子の動態制御による新しい分子篩効果とその吸着分離材料への展開

控制交联配体动力学的新型分子筛效应及其在吸附分离材料中的应用

• 批准号: 21K04979
• 负责人: 上田 貴洋
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04979/
• 关键词: 分子ふるい材料; 柔粘性多孔質結晶; 過渡的ゲート吸着機構; 金属有機構造体; 蒸気吸着速度; 拡散; 活性化エネルギー; 活性化エントロピー; 金属有機複合体; 分子ふるい; 吸着分離材料; 多孔性配位高分子; 柔軟性多孔質結晶; 吸着速度

柔粘性多孔質結晶の一種であるZIF-8（[Zn(C4N2H5)2]n；Zeolitic Imidazolate Framework-8）の気体吸着機構として見出された「過渡的ゲート機構」は、吸着分子の開口部への衝突と架橋配位子の動的揺らぎが協同して吸着分子のゲート通過を可能にする新しい吸着機構である。本研究課題では、ZIF-8の吸着速度を支配している因子を精査し、架橋配位子の動態を制御することで、吸着分子の平均速さによって分子をふるい分ける新しい分子ふるい材料への展開を目指す。令和4年度は、ハロゲン置換体である2-ハロゲン化イミダゾール（C3N2H3X; X = Cl, Br）を用いたX-ZIF-8とベンゼン分子との相互作用をより詳細に調べるために、ベンゼンを飽和吸着させたX-ZIF-8の赤外吸収スペクトルの温度依存性を検討した。その結果、イミダゾール環のCH伸縮バンドに顕著な温度依存性が見られたことから、イミダゾール環とベンゼン分子との間でC-H/π相互作用が有効に働いていることが明らかとなった。さらに、π電子を有する分子系に対して効果的にC-H/π相互作用を行う2-メチルイミダゾール環を架橋配位子にもつZIF-8に対し、ベンゼンおよび6員環脂環式化合物の吸着速度を検討することにより、分子サイズ効果とπ電子の影響がZIF-8への吸着挙動に及ぼす影響について考察した。その結果、吸着分子の拡散係数は、ベンゼン分子を基準とした相対的な分子厚みの増加に対して指数関数的に減少するが、その活性化エネルギーは、中間的な分子厚みをもつ1,3-シクロヘキサジエンで最も小さくなった。これから、ベンゼンおよび6員環脂環式化合物の吸着速度は、分子サイズだけでなく、ZIF-8の6員環開口部を通過する際の拡散における遷移状態の活性化エントロピーが重要な役割を果たすことが明らかとなった。

A new adsorption mechanism for ZIF-8 ([Zn(C4N2H5)2]n;Zeolitic Imidolate Framework-8), a soft and viscous porous crystal, has been described. This research topic is to investigate the factors that control the adsorption velocity of ZIF-8, control the dynamics of bridging ligands, analyze the average velocity of adsorption molecules, and point out the development of new molecular structures. The temperature dependence of X-ZIF-8 on molecular interaction was discussed in detail in order to adjust the temperature dependence of X-ZIF-8 on saturation adsorption. As a result, the temperature dependence of the CH expansion of the ring is observed in the C-H/π interaction between the molecules of the ring. The adsorption rate of ZIF-8, ZIF-8 and ZIF-6 cyclic alicyclic compounds was investigated in the molecular system with π-electrons and π-electrons. The results show that the dispersion coefficient of adsorbed molecules is the smallest in the range of molecular thickness, molecular base, molecular index and activation coefficient. The adsorption rate of ZIF-8 and 6-membered alicyclic compounds is different from that of ZIF-8. The adsorption rate of ZIF-8 and 6-membered alicyclic compounds is different from that of ZIF-8. The adsorption rate of ZIF-8 and 6-membered alicyclic compounds is different from that of ZIF-8 and 6-membered alicyclic compounds.

项目成果

多孔性配位高分子ZIF-8のべンゼン飽和吸着量に対する配位子置換基効果

配体取代基对多孔配位聚合物ZIF-8苯饱和吸附量的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 上田 貴洋;八木 椋平
• 通讯作者: 八木 椋平

2H-NMR で見る活性炭素繊維のミクロ細孔中における水の動的挙動

2H-NMR观察活性炭纤维微孔中水的动态行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅田 拓巳;上田 貴洋
• 通讯作者: 上田 貴洋

光刺激による細孔内メニスカスの崩壊

光刺激导致孔内半月板塌陷

• 发表时间: 2022
• 作者: 松田 優花;二村 竜祐;飯山 拓
• 通讯作者: 飯山 拓

Effect of Quadrupole of Nitrogen, as a Probe Molecule for Surface Area Estimation: XRD and HRMC Investigation

氮四极杆作为表面积估计探针分子的影响：XRD 和 HRMC 研究

• DOI: 10.1246/cl.210728
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Bacilla Ana Carolina Cons;Futamura Ryusuke;Iiyama Taku
• 通讯作者: Iiyama Taku

Proton conduction in tetra-n-butylammonium bromide semiclathrate hydrate

• DOI: 10.1016/j.ssi.2023.116188
• 发表时间: 2023-05
• 期刊: Solid State Ionics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Jin Shimada;Yuta Takaoka;T. Ueda;A. Tani;T. Sugahara;K. Tsunashima;H. Yamada;T. Hirai