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

基本信息

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

项目摘要

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。

在这个财政年度，我们主要研究了由合成和分析的金属离子组装的叠氮化物，硝酸酯，胺和配位聚合物组成的可交联配体的晶体熔化现象。调整一维，二维和三维晶体结构中的晶体结构的配位聚合物，并使用热分析（TGA，DSC，Rheemeter）和可变的温度粉末X射线衍射跟踪晶体熔融现象。在一维链式的配位聚合物晶体结构中，已经证实，熔融现象在主要由硝酸盐组成的结构中发生在200-300度，并且冷却后结晶迅速发生。通过在温度过程中连续测量粘弹性，可以发现大多数协调键即使在熔体状态下也保留了网络特征。原因之一是晶体结构是低维结构的集合。此外，当使用DSC分析冷却过程中的结晶速率时，表明根据Johnson-Mehl-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）的结晶方程（JMAK）的结晶方程。这意味着一维链配位聚合物具有相当于普通有机聚合物的结晶机制，并支持上述熔体中上述配位结构的保留。另一方面，在寻找新材料时，系统合成了由Cu+和咪唑酸盐组成的一维链晶体结构。已经揭示了，通过在咪唑酸盐的第二位置取代取代基来合成结构，就可以系统地改变熔点和粘度。还已经表明，通过将这些多种晶体样品和冷却，可以获得不同配体的重结晶体或玻璃，可以获得均匀地引入不同的配体。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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<sup>+</sup> Conductivity

配位聚合物玻璃中的网络尺寸控制及其对粘度和 H<sup> </sup> 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