ソフト多孔性錯体が示すゲート吸着挙動の速度論の体系化

软多孔复合物表现出的门吸附行为动力学的系统化

• 批准号: 22H01848
• 负责人: 平出 翔太郎
• 金额: $ 11.15万
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01848/
• 关键词: ソフト多孔性錯体; ゲート吸着; 速度論; 吸着速度解析

ソフト多孔性錯体は，吸着によって誘起される結晶構造転移(ゲート吸着)を示す。この構造の変形を伴った吸着過程は，直感的には遅いように思われるが，従来吸着剤と遜色ない，ともすれば速い吸着応答性を示すソフト多孔性錯体の存在が確認されている。この迅速吸着特性の起源解明は工学的に重要であるが，細孔内拡散を律速とする現行の吸着工学では，吸着と構造変形が不可分であり，かつ，吸着分子が存在して初めて細孔構造を維持可能なソフト多孔性錯体の吸着速度を議論することは不可能である。本研究は種々のソフト多孔性錯体の吸着緩和過程について解析を行うことで，ゲート吸着の速度論の体系化を目指すものである。本年度は，本研究において主要な装置となる水晶振動子マイクロバランス法に基づく吸着速度解析装置の開発をメインに行った。価格や温度制御の上下限，サンプルセルの容積の観点から，当初予定した特殊水晶振動子センサーではなく，汎用的な水晶振動子センサーへと切り替え，真空チャンバーと水晶振動子を保持する回路部分をゼロから設計した。また，納入された装置を制御するソフトウェアも完成し，測定が可能な状態へと持っていくことができた。また，SPring-8でも年4回程度ビームタイムを確保し，3種類のソフト多孔性錯体についてデータの収集を行った。これらのデータを解析したところ，ソフト多孔性錯体ごとに構造転移率の時間発展が異なる傾向が見て取れた。これは本研究課題のコンセプトを裏付ける結果であり，今後さらなる詳細検討が望まれる。

软多孔复合物表现出吸附引起的晶体结构过渡（栅极吸附）。尽管伴随着这种结构的变形的吸附过程似乎很缓慢，但已经证实了与常规吸附剂相当的软多孔复合物的存在，并且已经证实了快速吸附响应。尽管阐明这种快速吸附特性的起源是设计了的，但是当前的吸附工程限制了室内扩散，吸附和结构变形的速率是不可分离的，并且仅在存在附着型分子时才能保持毛孔结构的软孔的吸附速率，并且不可能讨论毛孔结构的吸附速率。这项研究旨在通过分析各种软多孔复合物的吸附弛豫过程来系统化栅极吸附的动力学。今年，我们主要基于石英晶体微平衡法开发了一种吸附率分析设备，该方法将是本研究的主要装置。从价格，温度控制限制和样品单元量的角度来看，我们切换到通用石英传感器，而不是最初计划的特殊晶体传感器，并设计了可容纳真空室和晶体振荡器的电路部分。还完成了控制已交付设备的软件，从而可以将测量结果带入可能的状态。此外，Spring-8还确保了每年四次的光束时间，并为三种类型的软多孔配合物收集了数据。分析这些数据时，我们发现每个软多孔复合物的结构过渡速率的时间演变都不同。这是支持该研究主题的概念的结果，并且预计将来会有进一步的详细考虑。

项目成果

多孔性配位錯体MIL-101における水吸着挙動の分子シミュレーション解析

多孔配位配合物MIL-101水吸附行为的分子模拟分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 片山悠;平出翔太郎;遠藤明;宮原稔
• 通讯作者: 宮原稔

ソフト多孔性錯体(ELM-11)の大気暴露による細孔容量の減少機構解明とコアシェル化

阐明软质多孔复合物（ELM-11）暴露在空气中导致孔容量降低和核壳形成的机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Watanabe;Minoru T. Miyahara;渡邉 哲，平出翔太郎，國光隼，藤原篤史，宮原 稔
• 通讯作者: 渡邉 哲，平出翔太郎，國光隼，藤原篤史，宮原 稔

Thermal management in vacuum pressure swing adsorption processes using phase change materials

• DOI: 10.1016/j.cej.2022.141262
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Chemical Engineering Journal
• 影响因子: 15.1
• 作者: Yuta Sakanaka;Shotaro Hiraide;Yasuyuki Yamane;M. Miyahara;S. Watanabe

ゲート型吸着剤を活用した吸着分離プロセスの実用化を目指して

旨在利用门控吸附剂进行吸附分离工艺的实际应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Kiya Ogasawara;Masayoshi Miyazaki;Masaaki Kitano;Hideo Hosono;平出翔太郎，坂中勇太，有馬誉，齋藤遼太郎，宮原稔
• 通讯作者: 平出翔太郎，坂中勇太，有馬誉，齋藤遼太郎，宮原稔

ゲート型吸着材を活用した破過曲線測定と非等温カラムモデルによる解析

使用门控吸附剂进行突破曲线测量并使用非等温柱模型进行分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Shogo Hamajima;Naoko Komura;Hide-Nori Tanaka;Akihiro Imamura;Hideharu Ishida;Haruka Noguchi;Tsuyoshi Ichiyanagi;and Hiromune Ando;坂中勇太，平出翔太郎，齋藤遼太郎，宮原稔
• 通讯作者: 坂中勇太，平出翔太郎，齋藤遼太郎，宮原稔