配位高分子結晶を加熱して得られる融液の構造解明と機能開発

加热配位聚合物晶体获得的熔体的结构解析和功能开发

• 批准号: 21H01950
• 负责人: 堀毛 悟史
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01950/
• 关键词: 配位高分子; 相転移; 融液; ガラス; 分子構造; 結晶融解; 機能性液体

当該年度はおもにアゾレート、ニトリル、アミンなどからなる架橋性配位子と金属イオンから組み上がる配位高分子の結晶融解現象について合成、解析の両面から検討を行った。一次元、二次元、三次元それぞれの結晶構造を有する配位高分子を調整し、熱分析（TGA、DSC、レオメーター）および温度可変粉末X線回折から結晶融解現象を追跡した。一次元鎖状の配位高分子結晶構造では、おもにニトリルからなる構造において200～300度に融解現象を、またその冷却によって速やかに結晶化することを確認した。その温度過程で連続的に粘弾性測定を行うことにより、融液状態においても配位結合の大部分は保持されたネットワーク特性を帯びていることを明らかとした。これは結晶構造が低次元構造の集合体であることがその一因と考えている。また冷却過程における結晶化の速度解析をDSCを用いて行ったところ、Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) の結晶化の式に従う挙動を示した。これは一次元鎖状配位高分子が一般的な有機高分子と同等の結晶化機構を持つことを意味し、上述の配位結合構造の融液における保持がサポートされた。一方新規物質探索においては、Cu+とイミダゾレートからなる一次元鎖状結晶構造を系統的に合成していった。イミダゾレートの二位の置換基をかえて構造を合成することで融点や粘度を系統的に変化できることを明らかとした。またそれら複数の結晶試料を共融解させ、冷却させることにより、異なる配位子が均一に導入された再結晶体やガラスが得られることを示した。

During this year, the crystal melting phenomenon of bridging ligand and metal complex polymer was studied. The crystal structure of the first, second and third elements can be adjusted by thermal analysis (TGA, DSC, etc.) and the crystal melting phenomenon can be traced by X-ray reflection of the powder. The crystal structure of a three-dimensional locked coordination polymer is characterized by melting at 200 - 300 degrees C., cooling at 200 - 300 degrees C. and crystallization at 200 - 300 degrees C. The viscosity of the solution is determined by the temperature process, and most of the coordination bonds are maintained. The crystal structure is an aggregate of low-dimensional structures. The crystallization velocity of the cooling process is analyzed by DSC, and the crystallization velocity of Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) is shown. This means that the melt of the coordination bond structure is maintained in the presence of the same crystallization mechanism as the general organic polymer A new way to explore new substances, Cu+, Cu+ The structure of the binary system A plurality of crystalline samples were melted, cooled, and the ligand was uniformly introduced into the recrystallized sample.

项目成果

Crystallization Kinetics of a Liquid-Forming 2D Coordination Polymer

液态形成的二维配位聚合物的结晶动力学

• DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03207
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nano Letters
• 影响因子: 10.8
• 作者: Das Chinmoy;Nishiguchi Taichi;Fan Zeyu;Horike Satoshi
• 通讯作者: Horike Satoshi

Network Size Control in Coordination Polymer Glasses and Its Impact on Viscosity and H⁺ Conductivity

配位聚合物玻璃中的网络尺寸控制及其对粘度和 H 电导率的影响

• DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c00494
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemistry of Materials
• 影响因子: 8.6
• 作者: Ogawa Tomohiro;Takahashi Kazuki;Kurihara Takuya;Nagarkar Sanjog S.;Ohara Koji;Nishiyama Yusuke;Horike Satoshi
• 通讯作者: Horike Satoshi

Modulation of proton conductivity in coordination polymer mixed glasses

配位聚合物混合玻璃中质子电导率的调节

• DOI: 10.1039/d2cc01266a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Thanaphatkosol Chonwarin;Ma Nattapol;Kageyama Kotoha;Watcharatpong Teerat;Tiyawarakul Thanakorn;Kongpatpanich Kanokwan;Horike Satoshi
• 通讯作者: Horike Satoshi