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ヒドリド金属―有機構造体による水素貯蔵／二酸化炭素変換材料の創出

利用氢化物金属有机结构创建储氢/二氧化碳转化材料

基本信息

批准号：
21F21761
负责人：
堀毛悟史
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
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：
2021-07-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

強い還元性を示すヒドリド（H-）を前駆体として用い、金属－有機構造体MOFや共有結合性構造体COFを始めとした固体材料を合成することを主たる目的とした。COF合成においては、ピペラジンにNaBH4、CO2を反応させて得られる1,4-ジアルデヒドを前駆体とし、メラミンと縮合反応を行うことで、高い結晶性を示すCOFの合成に成功した。得られたCOFはトリアジン骨格からなり、極めて高い耐水性、耐酸・塩基性、熱安定性を示す。この特性を利用し、多孔体としての評価によりBET表面積が1500 m2/gであることを示した。また親水性の特性を利用し、加湿雰囲気におけるプロトン伝導性を評価したところ、10^-2 S/cmを超えるプロトン伝導度を得ることができた。MOFにはない材料としての安定性と特性をもつCOFをヒドリドとCO2から簡便に合成できることを示した。一方、ヒドリドとCO2の反応性を制御することで、CO2貯蔵材料としての研究の可能性を検討した。アンモニアボラン（NH3BH3）はそのヒドリド還元特性によりCO2と反応することが知られているが、その反応は強い発熱反応であり、急激な高分子化を伴うことからその制御は難しかった。我々は導入するCO2の濃度や反応温度を調整することにより、ランダムな高分子化反応を抑制し、CO2分子がアンモニアボランに挿入された錯体として単離することに成功した。アンモニアボランの質量は約31であり、そこにCO2が挿入されるため、重量当りのCO2貯蔵という観点で高い性能を示す。

The first phase of the synthesis of the metal-organic structure COF COF synthesis is successful because of the high crystallinity of NaBH4 and CO2. The COF has excellent water resistance, acid resistance and thermal stability. The properties of the porous body are evaluated by BET surface area of 1500 m2/g. Hydrophilicity is a property of moisture, moisture and conductivity. The conductivity of moisture is 10^-2 S/cm. MOF materials and stability characteristics of COF can be easily synthesized. On the other hand, the possibility of research on CO2 storage materials is discussed. NH3BH3 is a highly reactive polymer with high molecular weight and high molecular weight. The concentration and temperature of CO2 were adjusted successfully. The mass of the carbon dioxide is about 31%, the carbon dioxide content is about 30%, and the carbon dioxide content is about 30%.